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七大有前景碳材料,你只知道石墨烯?

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七大有前景碳材料,你只知道石墨烯?

发布日期:2018-03-09 作者: 点击:

1、富勒烯


以C60为代表的富勒烯是空心球形构型,C60是由12个正五边形和20个正六边形组成的三十二面,像一个足球。

日前,中科大选取反应活性非常高的C60材料为前驱体,用KOH在500-700摄氏度,氨气气氛下进行处理后,获得了主要由SP2共价键构成的N掺杂多孔碳材料,该材料的N含量为7.8wt%,在100mA/g的电流密度下,该材料的可逆比容量达到1900mAh/g,在5A/g的高电流密度下,比容量达到600mAh/g,在5A/g的电流密度下,循环2000次,平均的容量衰降速度仅为0.03%/次。



2、碳纤维


碳纤维是含碳量高于90%的无机高分子纤维,其中含碳量高于99%的称为石墨纤维,碳纤维具有密度小、质量轻、强度(比钢大4-5倍)、弹性模量高等特性。碳纤维的微观结构类似人造石墨,是乱层石墨结构,在沿纤维轴方向表现出很高的强度。

目前已商品化的碳纤维(CF)产品最高强度为7 GPa,中国刚突破的研发水平为6.3Gpa;最新研发成功的超碳纤维(UCF)是日本东丽TORAYCA?的T2000,强度高达60GPa,相当于碳纤维理论值(180GPa)的1/3。



3、大发快三


大发快三是一种具有特殊结构(径向尺寸为纳米级,轴向尺寸为微米级,管子两端基上都封口)的一维量子材料,可看作是由片层结构的石墨卷成的无缝中空的纳米级同轴圆柱体,两端由富勒烯半球封成,大发快三被称为是21世纪最有前途的一维纳米材料。

2017年1月20日,美国杂志刊登了北大彭练矛等人在大发快三电子学领域取得的世界级突破:首次制备出5纳米栅长高性能大发快三晶体管,并证明其性能超越同等尺寸硅基CMOS场效应晶体管,将晶体管性能推至理论极致。




4、石墨/


石墨具有层状晶体结构,在晶体中碳原子之间以σ键连接在一起,在同一层上还有一个大π键。一个碳原子周围只有3个碳原子与其相连,碳与碳组成了六边形的形状,无限多的六边形组成了一层。层与层之间联系力非常弱,而层内3个碳原子联系很牢固。

石墨是由一层层以蜂窝状有序排列的平面碳原子堆叠而形成的,当把石墨片剥成单层之后,这种只有一个碳原子厚度的单层就是石墨烯。




5、金刚石


金刚石是最为坚硬的一种碳结构,碳原子以晶体结构的形式排列,每一个碳原子与另外4个碳原子紧密键合,最终形成了一种硬度大、活性差的固体。

欧盟科技人员利用纳米金刚石表面致密,没有任何物质能通过其表面扩散的特性,将其作为植入体与人体神经组织之间的介质材料,有望在人工视网膜植入和磁共振成像(MRI)领域取得重要突破。




6、碳气凝胶


碳气凝胶是一种具有三维纳米网络结构的轻质多孔碳材料,具有比表面积高、密度低、孔隙率高、孔径分布可调和导电性良好等特性。

2016年12月5日,东华大学俞建勇等人在超轻生物质衍生碳基纳米纤维气凝胶研究上取得了突破性进展。利用纳米纤维“三维网络重构”新方法将静电纺纳米纤维和新型生物质碳源构建为超轻质、超弹性碳基纳米纤维气凝胶,该气凝胶具有类蜂巢网孔结构,且其固态材料密度仅为0.14mg/cm3。





7、碳纳米葱包覆金属颗粒


碳纳米葱包覆金属颗粒是一种新型的碳/金属纳米复合材料,其中数层石墨片层紧密围绕纳米金属颗粒有序排列,形成类洋葱结构,纳米金属离子则处于洋葱的核心。

中科院科研人员基于液相激光熔蚀(Laser ablation in liquids,LAL)技术,成功获得了洋葱层状碳包覆的Co3C/OLC纳米粒子。


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