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上海矽諾國際貿易有限公司 2020-11-18 點擊1741次
碳納米管是一種新型的碳結構材料，1991 年由日本電子公司（NEC）的飯島博士發(fā)現(xiàn)。其微觀外形是同軸圓管，管壁為數(shù)層呈正六邊形結構的碳原子，具有質量輕、導熱性強等眾多優(yōu)點，引領了光學、電子、水凈化和藥物輸送等不同領域的技術創(chuàng)新。
不過，為了滿足不斷增長的工業(yè)需求，碳納米管的產量需要不斷升級，這也是碳納米管應用面臨的主要挑戰(zhàn)之一。雖然科學家們已經能夠培育出長度約50厘米的單根碳納米管，但他們在嘗試“種植”碳納米管陣列（碳納米管森林，后文簡稱碳管森林）時，碳管長度最多只能達到2厘米左右。其原因在于對碳納米管生長起到關鍵作用的催化劑很容易失活或耗盡。這不僅推高了碳納米管的生產成本，還限制了其工業(yè)應用。 不過據(jù)phys.org網站當?shù)貢r間11月4日的報道稱，有日本科學家提出了一種制造碳納米管的新策略。利用這一革新方法，研究人員培育出的碳納米管森林創(chuàng)造了新的“長度”紀錄——約14厘米，是現(xiàn)有碳納米管森林的7倍左右。
日本早稻田大學助理教授、團隊負責人Hisashi Sugime解釋說：“在傳統(tǒng)制造工藝中，碳納米管由于催化劑的結構變化逐漸停止增長。我們專注于這一問題，開發(fā)了一種能夠抑制這種結構變化的新技術，延長了碳管森林的生長時間?！?該團隊首先在傳統(tǒng)的鐵鋁氧化物(Fe/Al2Ox)催化劑上加了一層釓(Gd)，涂在硅基底上。這個Gd層在一定程度上防止了催化劑的劣化，使森林的長度可以長到5厘米左右。
為了進一步防止催化劑變質，該團隊將催化劑放在他們原來的名為冷氣化學氣相沉積（CVD）反應室中，將其加熱到750℃，并向其提供低濃度（ppm級）的鐵、鋁蒸汽。這使催化劑持續(xù)了26個小時，在這段時間里，密集的CNT森林可以長到14厘米。處理后的催化劑能夠在26小時內保持高度活性，在這段時間內，密集的碳管森林足以達到14厘米長。結果表明，這些CNT的純度很高，有很強的競爭力。 這一成果不僅克服了CNTs廣泛工業(yè)應用的障礙，而且打開了納米科學研究的大門?！斑@種簡單而新穎的方法，通過提供ppm級蒸汽源大幅延長催化劑壽命，對石油化學和納米材料晶體生長等其他領域的催化劑工程具有深刻的意義，”Sugime說。