納米管的神奇之處在哪里

　　納米管比人的頭發(fā)絲還要細1萬倍，而它的硬度要比鋼材堅硬100倍。那么，納米管的神奇之處在哪里?

　　碳納米管有著不可思議的強度與韌性，重量卻極輕，導電性極強，兼有金屬和半導體的性能 ;把納米管組合起來，比同體積的鋼強度高100倍，重量卻只有1/6。

　　一次，莫斯科大學的研究人員為了弄清納米管的受壓強度，將少量納米管置于29Kpa的水壓 下(相當于水下18000千米深的壓力)做實驗。不料，未加到預定壓力的1/3，納米管就被壓扁 了。他們馬上卸去壓力，它卻像彈簧一樣立即恢復了原來形狀。于是，科學家得到啟發(fā)，發(fā) 明了用碳納米管制成像低一樣薄的彈簧，用作汽車或火車的減震裝置，可大大減輕車輛的重 量。

　　更令人驚奇的是，最近美國、中國、法國和巴西科學用精密的電子顯微鏡測量納米管在電流 中出現的擺動頻率時，發(fā)現可以測出納米管上極小微粒引起的變化，從而發(fā)明了能稱量億億 分之二百克的單個病毒的“納米秤”。這種世界上最小的秤，為科學家區(qū)分病毒種類，發(fā)現 新病毒作出了貢獻。

　　在航天事業(yè)中，利用碳納米管制造人造衛(wèi)星的拖繩，不僅可以為衛(wèi)星供電，還可以耐受很高 的溫度而不會燒毀。在電子工業(yè)上、用碳納米管生產的晶體管，體積只有半導體的1/10，用 碳基分子電子裝置取代電腦芯片，將引發(fā)計算機的新的革命。

納米管

　　電學性質

　　納米碳管的電學性能包括導電性能和超導特性兩個部分，其中前一部分研究得最多。理論與實驗均證實納米碳管的導電性質與其微結構有著密切的關系。早期的實驗發(fā)現，一些納米碳管應是金屬或窄能隙的半導體。1996年，Langer等人開始用兩電極法研究單根多壁納米碳管的輸運特性，而Ebbesen等人為了避免樣品的不良電接觸，改用四電極法測量了單根多壁納米碳管的電學特性。從單根多壁納米碳管的電阻R來看，它們的差別確實很大，有些納米碳管屬于金屬，而另一些屬于半導體。一些研究組的實驗顯示，納米碳管的電學性能與螺旋度有密切關聯。

　 納米管熱學性質

　　納米碳管最令人矚目的熱學性能是導熱系數。理論預測納米碳管的導熱系數很可能大于金剛石而成為世界上導熱率高的材料。不過，測量單根納米碳管的導熱系數是一件很困難的事情，2014年還沒有獲得突破。將電弧法制備的單壁納米碳管軋成相對密度為70%，尺寸為5mm×2mm×2mm的方塊，Hone測得了室溫下未經處理的納米碳管塊材的導熱率為35W/(M·K)，該值遠小于理論預測值。顯然，納米碳管塊材中的空隙和納米碳管之間的接觸都將極大地減小納米碳管塊材的導熱率。而且，與石墨相類似，納米碳管沿軸方向與垂直于軸向方向的導熱能力應有很大的不同。因此，該結果不能代表納米碳管的實際熱率。正如單根納米碳管的電導率是納米碳管體材料的電導率的50—150倍一樣，如果單根納米碳管的電導率也是如此，那么納米碳管的導熱率應為1750—5800W/(M·K)。通過測量納米碳管塊材的導熱率與溫度的關系曲線可以推斷，納米碳管的導熱是由聲子決定的，并就此估計出納米碳管中聲子的平均自由程約為0.5—1.5μm。

　　利用X射線衍射和透射電子顯微鏡研究納米碳管在5.5Gpa下的熱穩(wěn)定性也取得了重要進展。根據以往的研究，在常壓真空條件下納米碳管的熱穩(wěn)定性非常好，其結構在2800℃以下可能并不發(fā)生變化。實驗發(fā)現，在5.5Gpa壓力下，雖然納米碳管的微結構在低溫時沒有發(fā)生明顯的改變，但在950℃即開始發(fā)生變化，轉變成類巴基蔥和類條帶結構，而在1150℃時轉變成石墨結構，高壓是這種轉變的主要原因，高壓可以促使納米碳管結構的破裂，從而降低它的熱穩(wěn)定性。