研究人员说:“目前,碳纳米管的测量标准太少,也没有合适的分类系统,我研究了结晶度对不同性质的影响,如管子的弯曲刚度和导电性。”
众所周知,如果管子有一个完美的原子结构,这些特性就会很突出,然而,现实中很少有这种情况发生。相反,研究人员观察到,管壁由各种大型 "晶粒 "拼凑而成,具有良好的有序原子结构。这些晶粒的大小,加上其他缺陷,使材料具有不同的特性。
碳纳米管是由碳原子组成的非常薄而轻的空心管,管壁只有一个原子厚。管壁就像一张卷成圆柱体的石墨片,六边形的图案构成了这张片。由于其独特的机械、电气和热性能,碳纳米管为科学研究和工业及商业应用提供了巨大的潜力,例如在复合材料行业,但使用的领域比这更广泛。
完美图案的晶粒
研究人员说:"我研究了原子结构中不同的不规则性对材料性能的影响程度,为了研究原子结构,我使用了卡尔斯塔德大学这里的透射电子显微镜。这台显微镜使用一束电子而不是可见光来分析材料,这使得我们有可能在纳米级(即十亿分之一米)上观察管子,这是令人难以置信的小。例如,我的研究表明,性能对管壁内原子的顺序和周期性的依赖并不总是完全线性的,而且有一些临界点,仅仅通过增加一点结晶度就可以大幅提高性能。这是一个非常有趣的结果,表明有必要对碳纳米管的表征方法进行更多的研究和开发,以便将正确的管子用于正确的目的,并进一步开发管子的生产方法。"
透射电子显微镜
使用这种技术,你可以绕过可见光的分辨率限制,即大约一微米,而低至大约100皮米,即0.1纳米,这足以解决单个原子。在该大学的显微镜内,还可以用一个定制的探针操纵碳纳米管,该探针可以在纳米水平上进行控制。
相关人员说:"我们的电子显微镜位于21号房,但它完全与房子其他地方的振动隔离,如果显微镜与房子有接触,只需要一个人在房间外的走廊上走动,振动就会使图像模糊,无法使用。"
碳纳米管的应用领域
今天,碳纳米管在许多不同的产品中都有应用,研究人员继续探索使用这种材料的创造性新方法,碳纳米管可以在各种复合材料中找到,例如,在网球拍和自行车等运动设备中,由于它能够提高强度,同时又能减轻重量。由于它的导电性,它在各种电子产品中也很有用,而且还有更多奇特的用途在等着我们。