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纳米碳材料的现状

发布时间:2020-04-11 11:01:21 点击次数:

      近年来,碳纳米技术的研究相当活跃,多种多样的纳米碳结晶、针状、棒状、桶状等层出不穷。2000年德国和美国科学家还制备出由20个碳原子组成的空心笼状分子。根据理论推算,包含20个碳原子仅是由正五边形构成的,C60分子是富勒烯式结构分子中最小的一种,考虑到原于间结合的角度、力度等问题,人们一直认为这类分子很不稳定,难以存在。德、美科学家制出了C60笼状分子为材料学领域解决了一个重要的研究课题。碳纳米材料中纳米碳纤维、纳米碳管等新型碳材料具有许多优异的物理和化学特性,被广泛地应用于诸多领域。

      碳元素是自然界中存在的与人类最密切相关、最重要的元素之一,它具有SP、SP2、SP3杂化的多样电子轨道特性,在加之SP2的异向性导致晶体的各向导性和其它排列的各向导性。因此以碳元素为唯一构成元素的碳素材料具有各式各样的性质,并且新碳素相合新碳素材料还不断被发现和人工制得。事实上,没有任何元素能像碳这样作为单一元素可形成像三维金刚石晶体、二维石墨层片、一维卡宾和碳纳米管、零维富勒烯分子等如此之多的结构与性质完全不同的物质。表1给出了碳的化学键合及其形成的各种典型有机物、无机物和碳相的例子。