清华魏飞教授团队制备出国际最长碳纳米管
来源:王曼昱网 发表于2019-07-09 11:29:03 编辑:贾跃亭
摘要: 清华魏飞教授团队制备出国际最长碳纳米管 7月16日电(通讯员 张强)近来,清华大学化工系教授魏飞带领的化工系与微纳米力学中心(CNMM)联合研讨团队

  清华魏飞教授团队制备出国际最长碳纳米管

   7月16日电(通讯员 张强)近来,清华大学化工系教授魏飞带领的化工系与微纳米力学中心(CNMM)联合研讨团队成功制备出国际上最长的、单根长度达半米以上的碳纳米管,这也是现在一切一维纳米资料长度的最高值。相关作业于6月27日以《根据Schulz-Flory散布的半米长碳纳米管制备》(Growth of Half-Meter Long Carbon Nanotubes Based on Schulz-Flory Distribution)为题在线宣布在国际闻名期刊《美国化学会纳米》(ACS Nano)上,并被美国纳米技能与科学网Nanowerk约请作为要点作业进行报导。文章榜首作者为清华化工系博士生张如范,一起通讯作者为魏飞和微纳米力学中心张莹莹副研讨员。

  图为超长碳纳米管成长机制、超长碳纳米管相片、长度散布、拉曼光谱和应力应变曲线。

   碳纳米管是迄今为止发现的力学性能最好的资料之一,有着极高的拉伸强度、杨氏模量和开裂伸长率。其单位质量上的拉伸强度是钢铁的276倍,远远超越其他任何资料。这种优异的力学性能其在超强纤维、防弹衣等范畴有着宽广的使用远景。十几年前,《科学美国人》杂志曾提出一种诱人的愿望:若在地球与月亮之间建立一座天梯,跨过如此长的间隔而不被本身分量拉断的资料,只要碳纳米管。明显,完成上述愿望的条件是批量制备出具有微观长度、而且具有理论力学性质的碳纳米管,单根长度到达米级乃至公里级以上。

  

   为了完成这一愿望,全国际的科学家就制备长的碳纳米管进行了很多艰苦探究。清华机械系、物理系、化工系先后制成了20cm等级长度的碳纳米管束(碳管不接连)或单根碳纳米管,一直处于国际领先水平。但是,自从2019年清华化工系制备出20厘米长的单根碳纳米管以来,进步其长度就越发困难,国际上再也没有新的打破。魏飞教授意识到需求进行制备方法论的从头审视,他把超长碳纳米管看作一种一维线性高分子,奇妙地把描绘高分子分子量散布的Schulz-Flory(舒尔玆-弗洛里)机理用来描绘碳纳米管长度添加的进程。该团队初次研讨发现,在Schulz-Flory机理描绘下,碳纳米管的催化剂活性概率起到了最要害的效果。关于碳纳米管的成长而言,其高温成长进程中催化剂的失活是一个不可逆的规则,然后约束了碳纳米管的长度。而且催化剂的失活,长的碳纳米管的密度急剧下降。因而,尽可能地进步其催化剂活性概率是进一步进步碳纳米管的长度的仅有途径。该团队充分发挥资料制备和化工技能学科穿插的优势,在制作设备、制备工艺方面进行了很多改善和立异,初次将成长每毫米长度碳纳米管的催化剂活性概率进步到99.5%以上,总算成功制备出单根长度超越半米的碳纳米管,发明了新的国际纪录。

   值得指出,这类超长碳纳米管具有长度、成长速度快与结构超完美的多种重诱人特性,然后具有意想不到的机械性能。该团队前期两次在《先进资料》(Advanced Material)和《资料化学》(Chemistry of Materials)宣布文章,报导了其厘米级长程完美的原子结构、现在国际上最快的成长速率、以及挨近理论最高值的拉伸强度、杨氏模量和开裂伸长率。屡次被《天然》我国(Nature China),天然出书集团亚洲资料(NPG Asia Materials)等网站要点报导。

   魏飞指出, 咱们所制备的碳纳米管具有完美的结构、优异的力学性能和微观的长度, 现在咱们正在从事一米以上碳纳米管的制备,下一步咱们期望可以制备出公里级以上长度并具有微观密度的碳纳米管。这些作业将为太空天梯的制备敞开一线曙光。

   文章链接:http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nn401995z

   供稿:化工系?

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