碳纳米管填充

碳纳米管内填充铁磁纳米线的应用与前景广东工业大学材料与能源学院黄颖欣碳纳米管简介碳纳米管（Carbonnanotubes，缩写为CNTs）是在1991年1月由日本筑波NEC实验室的物理学家饭岛澄男使用高分辨透射电子显微镜从电弧法生产的碳纤维中发现的。碳纳米管填充铁磁性金属材料记为M@CNTs由碳原子形成的石墨烯片层围成的一种管状结构，而且它们的直径很小（0.4-100nm左右），基本都在纳米尺度，所以称其为纳米碳管。

在理想情况下，仅仅包含一层石墨烯的纳米碳管称为单壁纳米碳管（Single-walledcarbonnanotubes,简称SWNTs）。包含两层以上石墨烯片层的纳米碳管称为多壁纳米碳管（Multi-walledcarbonnanotubes,简称MWNTs），片层之间的距离为0.34-0.36nm。不同管壁数目的纳米碳管的高分辨电镜照片（从左至右管壁数目分别为一至五）

碳纳米管的性能力学性能电磁性能化学性能吸附性能1、碳纳米管的力学性能理论和实验研究表明碳纳米管具有极高的拉伸强度,理论计算值为钢的100倍,但其密度仅为钢的1/6。Treacy等人在透射电子显微镜中测定热致振动的振幅,结果表明,碳纳米管具有异常高的扬氏模量,平均值为118Tpa。同时碳纳米管还具有极高的韧性,十分柔软,延伸率可达到20%，它被认为是未来的“超级纤维”。长度和直径之比可达100～10002、碳纳米管的电磁性能

碳纳米管不同的直径和螺旋度可以使其呈现金属导电性或半导体特性。碳纳米管具有独特的导电性、很高的热稳定性和本征迁移率,比表面积大,微孔集中在一定范围内,满足理想的超级电容器电极材料的要求。磁性金属填充碳纳米管

CNTs是作为填充金属物质的纳米容器，有很好的应用前景。铁磁性金属（如Fe，Co，Ni）的纳米粒子和纳米线一般比较容易氧化，如果将其填充到碳纳米管中，由于碳纳米管的保护作用，可以使其抗氧化能力大大提高。同时由于填充有铁磁性金属材料的碳纳米管兼具有良好的磁性能和电性能。应用在什么方面？高密度数据储存磁力显微镜探针肿瘤治疗电磁波吸收场发射显示应用于高密度数据储存基于：1.高矫顽力2.铁磁性材料由碳纳米管机械地隔开3.高的长径比应用于磁力显微镜探针基于：1.纳米量级直径2.高长径比3.良好柔韧性应用于肿瘤治疗自从靶向给药系统的研究开始之后，靶向制剂便被认为是抗癌药物的适宜剂型。而在众多靶向制剂中，脂质体又以其独特的优势成为各国医药人员研究的热点。金属铁填充碳纳米管可以作为脂质体的载体，Monch等人研究发现，如果将它们与膀胱癌细胞一块加入到培养基中，2小时内它们就可以把脂质体输运到癌细胞的细胞质中，可以达到调控细胞质内外脂质体浓度的目的，如果配合核磁共振成像(MRI)技术使用，则对于膀胱癌的诊断和治疗将起到非常重要的作用。应用于电磁波吸收若将M@CNTs分散在环氧树脂等基体材料中制成吸波涂层，碳纳米管在电磁场作用下会产生耗散电流，将入射的电磁波部分转化为焦耳热；同时，管壁内或管壁外的磁性链可以等效成磁偶极子，这些磁偶极子处于粘滞性基体材料中，在入射的交变电磁场作用下作阻尼运动，对电磁波形成阻尼，从而可以同时实现对电磁波的磁损耗和电损耗，有望用作一种在较宽的频段对电磁波实现强衰减的低密度且高效的吸波材料。该涂层在2~18GHz频段内对入射波的衰减均达10dB以上。模板辅助+CVD750℃退火，3h热处理后的Fe@CNTs填充到环氧树脂基体中，制雷达波吸收涂层Fe@CNTs应用于场发射显示基于：1.纳米级发射尖端2.大的长径比3.良好的热稳定性4.导电性理想场致发射材料研究发现Fe@CNTs经磁场取向排列后具有更低的开启电场(1.5V/μm)，要优于未填充的定向碳纳米管(2.50V/μm)。碳纳米管填充金属材料的制备方法一步法二步法毛细填充法溶液化学法电弧放电法熔盐电解法模板辅助法热解金属有机物法电弧放电法在真空反应器中充以一定压力的惰性气体或氢气，采用较粗大的石墨棒为阴极，较细小的石墨棒为阳极，在电弧放电的过程中，阳极石墨棒不断被消耗，同时在石墨阴极上沉积出含碳纳米管的产物。

熔盐电解法所谓熔盐电解法通常是指以将一种或几种无机盐类置于一个作为阳极的碳坩埚中，加热使之熔融作为液态电解质，以另外一根石墨棒作为阴极进行电解反应来制备填充碳纳米管