Question

什么材料是21世纪最有前途的新材料

Answer 1

碳纳米管自1991年被发现特别是单层碳纳米管的发现和宏观量的合成成功以来，引起了人们的广泛兴趣，已成为富勒烯领域的一个主要的研究热点，是物理化、化学和材料科学等学科中最前沿的研究领域之一。由于其独特的结构，碳纳米管的研究具有重大的理论意义和潜在的应用价值，如：其独特的结构是理想的一维模型材料；巨大的长径比使其有望用作坚韧的碳纤维，其强度为钢的100倍，重量则只有钢的1/6；同时它还有望用作为分子导线，纳米半导体材料，催化剂载体，分子吸收剂和近场发射材料等。科学家们预测碳纳米管将成为21世纪最有前途的一维纳米材料，纳米电子器件材料和新一代平板显示材料。
碳纳米管的制备主要有直流电弧法，催化法和激光法。北京大学发现在阴极中掺杂y
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可以大提高阴极沉积物中的碳纳米管的含量，同时，他们和中科院电镜中心合作对电弧法合成碳纳米管横截结构的高分辨电镜研究显示，碳纳米管的实际结构比理想模型复杂得多，它是由理想同心石墨片圆柱形结构，而很多是卷曲石墨结构，结构中存在大量位错，而且横截面是多边椭圆形。中国科学院物理研究所所采用独特的方法，获得高密度、高纯度、大面积、高取向的离散纳米管列阵，其长度可达90μm，被国际同行公认为一种全新的制备方法。另外北京大学在单层碳纳米管的制备和研究方面也取得了一些成果：在单层碳纳米管的大量合成方面，他们利用新型的催化剂在一定的电弧条件下，每天可获得数十克纯度约为50%~70%的粗产品，经纯化可使单层碳纳米管的纯度超过90%；在研究过程中，他们提出了以乙炔型碳化物为连接桥梁的单层碳纳米管的生长机理，根据此模型利用不同的催化剂，合成出不同直径分布的单层纳米管，为研究和制备以单碳纳米管为基质的纳米器件单元提供了可选择的原料；他们还对纯化后的单层碳纳米管经化学处理，可将其裁剪和分离成不同长度的单层碳纳料管，经裁剪的单层碳纳米管极易分散在水、酒精和dmf等极性溶剂中形成胶体，为进一步进行化学修饰、功能化和模板组装打下基础。