中國粉體網(wǎng)11月17日訊 在對鋰離子動力電池容量和功率需求越來越高的今天,碳納米管已成為導電劑發(fā)展的主要方向之一。碳納米管又可以分為多壁碳納米管和單壁碳納米管。相比較于傳統(tǒng)的多壁碳納米管而言，單壁碳納米管用于動力電池上，對電池循環(huán)性及電池容量的提升更為明顯，用量也會更少。碳納米管因具有優(yōu)異的物理化學性質(zhì)，被很多業(yè)內(nèi)人士寄予厚望。
碳納米管充當鋰電池導電劑
由于具有更高的電子導電率,碳納米管可以在鋰電池中充當導電劑的作用，相當于鋰電池導電網(wǎng)絡(luò)中“導線”的作用。而碳納米管的儲鋰容量，遠大于天然石墨、人造石墨和無定形碳等傳統(tǒng)碳材料，因此，使用碳納米管作為鋰電池導電劑，可以大幅度提升鋰電池容量、電池循環(huán)壽命，此外，碳納米管具有雙電層效應，有利于提高電池的大倍率充放電性能。與此同時，碳納米管在鋰電池中的用量較少，能夠降低鋰電池中導電劑的含量，其良好的導熱性能，也有利于電池充放電時的散熱。
對于鋰電企業(yè)來說，單壁碳納米管的產(chǎn)業(yè)化問題的解決，意味著其能得到更為貼切的服務。深圳市納米港有限公司總經(jīng)理梁穎表示，碳納米管企業(yè)可以根據(jù)鋰電企業(yè)的要求，提供不一樣的配套服務，開發(fā)適應于不一樣的應用要求所需要的碳納米管。與此同時，在性能、結(jié)構(gòu)控制上可以做到更加多樣化，以此可以滿足各種應用。
除了可以用于LFP、LCO、LMN、NCM、石墨等電極材料中作鋰電池導電劑之外，碳納米管還可以應用于鋰電子電池導電劑、導電塑料、高分子復合材料、涂料等眾多領(lǐng)域。“這可能會引領(lǐng)材料產(chǎn)業(yè)的新革命。”梁穎如是說。
碳納米管表面活性較高，制備電極時不易分散，為了充分利用單根碳納米管的性質(zhì)，需要將碳納米管均勻地分散在電極材料中。通常物理方法和化學方法，可以將碳納米管有效地分散在液體或熔融物質(zhì)中。通過表面活性劑的加入或表面修飾方法，也可以改善碳納米管和分散劑之間的相互作用，從而實現(xiàn)最大程度的分散。
新型碳納米管平板光源
日本東北大學的研究者研發(fā)了一種新型的節(jié)能平板光源。它基于碳納米管材料，并且能耗很低――每小時大約消耗0.1瓦特電能，比led耗能水平低近100倍。10月14日，美國物理聯(lián)合會(aip)出版的《科學儀器評論》刊發(fā)了這一最新進展。
在論文中，研究者詳述了該器材的制作和優(yōu)化過程。這是一種基于類似“二級管”的結(jié)構(gòu)，用磷熒光屏和單層碳納米管作為電極的照明器材。人們可以把它們想象為微縮了的鎢絲場。
研究者先將高度結(jié)晶的單層碳納米管均勻混合入一種有機溶液和一種類似肥皂的化學物質(zhì)表面活性劑。然后他們把這種混合物“涂”到器材的陰極，用砂紙打磨表面以形成平板光源。這樣的光源可以產(chǎn)生大量穩(wěn)定均勻的發(fā)射電流，并且耗能很小。
“我們結(jié)構(gòu)簡單的‘二極管’平板光源照明效率可達60流明每瓦特，在制作低耗能照明器材方面有很大潛力�！痹撗芯康念I(lǐng)頭科學家、東北大學環(huán)境學副教授norihiroshimoi介紹。
盡管該照明器材有類似于二極管的結(jié)構(gòu)，但它的發(fā)光系統(tǒng)不是基于二極管的工作原理。二極管是由兩層導體和絕緣體的半導體材料，再加上中間介質(zhì)組成，不同半導體材料層的電屬性是由摻入的雜質(zhì)決定的。
該新型照明器材的照明原理更類似于陰極射線管，是由真空管里的一個陰極和一個作為陽極的磷熒光屏組成。在強電場作用下，陰極通過碳納米管的細小尖端發(fā)射密集高速的電子束，這種現(xiàn)象被稱作場發(fā)射。之后，電子在真空管里做高速運動，最后擊中磷熒光屏發(fā)出熒光。
可生成獨特新結(jié)構(gòu)
一個由英國諾丁漢大學的科學家組成的研究小組宣稱，他們首次通過納米級化學反應改變了碳納米管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。這一研究推翻了之前人們認為的中空納米結(jié)構(gòu)內(nèi)表面化學性質(zhì)穩(wěn)定、不易發(fā)生反應的結(jié)論。研究表明，改變了形狀的碳納米管是一種令人興奮的新材料，它將會在天然氣存儲設(shè)備、化學傳感器和晶體管等電子器件的研發(fā)中發(fā)揮重要作用。相關(guān)論文發(fā)表在《自然-化學》雜志上。
在最新研究中，科學家發(fā)現(xiàn)金屬錸（Re）的單個原子參與的化學反應能改變納米管內(nèi)壁的結(jié)構(gòu)。通過與德國烏爾姆大學合作，借助該機構(gòu)最先進的糾偏高分辨透射電子顯微鏡（AC-HRTEM），科學家們能在原子水平上觀測到過渡金屬原子在碳納米管中反應的實時影像。
研究人員發(fā)現(xiàn)，最初，由錸發(fā)起的攻擊先會在碳納米管的內(nèi)壁上制造一個缺陷，然后通過“吃”掉多余的碳原子，將其變?yōu)橐粋�納米級的突起。隨后，這一突起會迅速增加尺寸并自行密封起來，形成一個獨特的碳結(jié)構(gòu)。由于這個突起結(jié)構(gòu)和樹枝上新生的綠芽極為相似，研究人員將其命名為“納米芽”。
此前，納米芽結(jié)構(gòu)被認為只能在碳納米管外表面經(jīng)由有碳分子參與的反應形成。新研究改變了這一看法，首次發(fā)現(xiàn)納米芽可以從內(nèi)部形成。
碳納米管充當鋰電池導電劑
由于具有更高的電子導電率,碳納米管可以在鋰電池中充當導電劑的作用，相當于鋰電池導電網(wǎng)絡(luò)中“導線”的作用。而碳納米管的儲鋰容量，遠大于天然石墨、人造石墨和無定形碳等傳統(tǒng)碳材料，因此，使用碳納米管作為鋰電池導電劑，可以大幅度提升鋰電池容量、電池循環(huán)壽命，此外，碳納米管具有雙電層效應，有利于提高電池的大倍率充放電性能。與此同時，碳納米管在鋰電池中的用量較少，能夠降低鋰電池中導電劑的含量，其良好的導熱性能，也有利于電池充放電時的散熱。
對于鋰電企業(yè)來說，單壁碳納米管的產(chǎn)業(yè)化問題的解決，意味著其能得到更為貼切的服務。深圳市納米港有限公司總經(jīng)理梁穎表示，碳納米管企業(yè)可以根據(jù)鋰電企業(yè)的要求，提供不一樣的配套服務，開發(fā)適應于不一樣的應用要求所需要的碳納米管。與此同時，在性能、結(jié)構(gòu)控制上可以做到更加多樣化，以此可以滿足各種應用。
除了可以用于LFP、LCO、LMN、NCM、石墨等電極材料中作鋰電池導電劑之外，碳納米管還可以應用于鋰電子電池導電劑、導電塑料、高分子復合材料、涂料等眾多領(lǐng)域。“這可能會引領(lǐng)材料產(chǎn)業(yè)的新革命。”梁穎如是說。
碳納米管表面活性較高，制備電極時不易分散，為了充分利用單根碳納米管的性質(zhì)，需要將碳納米管均勻地分散在電極材料中。通常物理方法和化學方法，可以將碳納米管有效地分散在液體或熔融物質(zhì)中。通過表面活性劑的加入或表面修飾方法，也可以改善碳納米管和分散劑之間的相互作用，從而實現(xiàn)最大程度的分散。
新型碳納米管平板光源
日本東北大學的研究者研發(fā)了一種新型的節(jié)能平板光源。它基于碳納米管材料，并且能耗很低――每小時大約消耗0.1瓦特電能，比led耗能水平低近100倍。10月14日，美國物理聯(lián)合會(aip)出版的《科學儀器評論》刊發(fā)了這一最新進展。
在論文中，研究者詳述了該器材的制作和優(yōu)化過程。這是一種基于類似“二級管”的結(jié)構(gòu)，用磷熒光屏和單層碳納米管作為電極的照明器材。人們可以把它們想象為微縮了的鎢絲場。
研究者先將高度結(jié)晶的單層碳納米管均勻混合入一種有機溶液和一種類似肥皂的化學物質(zhì)表面活性劑。然后他們把這種混合物“涂”到器材的陰極，用砂紙打磨表面以形成平板光源。這樣的光源可以產(chǎn)生大量穩(wěn)定均勻的發(fā)射電流，并且耗能很小。
“我們結(jié)構(gòu)簡單的‘二極管’平板光源照明效率可達60流明每瓦特，在制作低耗能照明器材方面有很大潛力�！痹撗芯康念I(lǐng)頭科學家、東北大學環(huán)境學副教授norihiroshimoi介紹。
盡管該照明器材有類似于二極管的結(jié)構(gòu)，但它的發(fā)光系統(tǒng)不是基于二極管的工作原理。二極管是由兩層導體和絕緣體的半導體材料，再加上中間介質(zhì)組成，不同半導體材料層的電屬性是由摻入的雜質(zhì)決定的。
該新型照明器材的照明原理更類似于陰極射線管，是由真空管里的一個陰極和一個作為陽極的磷熒光屏組成。在強電場作用下，陰極通過碳納米管的細小尖端發(fā)射密集高速的電子束，這種現(xiàn)象被稱作場發(fā)射。之后，電子在真空管里做高速運動，最后擊中磷熒光屏發(fā)出熒光。
可生成獨特新結(jié)構(gòu)
一個由英國諾丁漢大學的科學家組成的研究小組宣稱，他們首次通過納米級化學反應改變了碳納米管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。這一研究推翻了之前人們認為的中空納米結(jié)構(gòu)內(nèi)表面化學性質(zhì)穩(wěn)定、不易發(fā)生反應的結(jié)論。研究表明，改變了形狀的碳納米管是一種令人興奮的新材料，它將會在天然氣存儲設(shè)備、化學傳感器和晶體管等電子器件的研發(fā)中發(fā)揮重要作用。相關(guān)論文發(fā)表在《自然-化學》雜志上。
在最新研究中，科學家發(fā)現(xiàn)金屬錸（Re）的單個原子參與的化學反應能改變納米管內(nèi)壁的結(jié)構(gòu)。通過與德國烏爾姆大學合作，借助該機構(gòu)最先進的糾偏高分辨透射電子顯微鏡（AC-HRTEM），科學家們能在原子水平上觀測到過渡金屬原子在碳納米管中反應的實時影像。
研究人員發(fā)現(xiàn)，最初，由錸發(fā)起的攻擊先會在碳納米管的內(nèi)壁上制造一個缺陷，然后通過“吃”掉多余的碳原子，將其變?yōu)橐粋�納米級的突起。隨后，這一突起會迅速增加尺寸并自行密封起來，形成一個獨特的碳結(jié)構(gòu)。由于這個突起結(jié)構(gòu)和樹枝上新生的綠芽極為相似，研究人員將其命名為“納米芽”。
此前，納米芽結(jié)構(gòu)被認為只能在碳納米管外表面經(jīng)由有碳分子參與的反應形成。新研究改變了這一看法，首次發(fā)現(xiàn)納米芽可以從內(nèi)部形成。
