復(fù)合材料
自1991年被日本NEC公司首次發(fā)現(xiàn)以來(lái)，碳納米管已發(fā)展成為性能優(yōu)異的新型功能材料和結(jié)構(gòu)材料。當(dāng)下，世界各國(guó)競(jìng)相在制備和應(yīng)用方面投入研發(fā)力量，期望能占領(lǐng)該技術(shù)領(lǐng)域的制高點(diǎn)�？茖W(xué)家們預(yù)測(cè)，碳納米管將成為21世紀(jì)最有前途的一維納米材料、納米電子器件材料和新一代平板顯示材料。
高科技應(yīng)用潛力巨大
中科院成都有機(jī)化學(xué)公司于作龍研究員肯定地表示：“碳納米管可用于多個(gè)高科技領(lǐng)域�！彼貏e提出：“碳納米管一旦在催化方面獲得應(yīng)用，可望極大提高反應(yīng)的活性和選擇性，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益�！�
除此之外，由于特殊的結(jié)構(gòu)和介電性質(zhì)，碳納米管表現(xiàn)出較強(qiáng)的寬帶微波吸收性能，同時(shí)還具有重量輕、導(dǎo)電性可調(diào)變、高溫抗氧化性能強(qiáng)和穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，是一種有前途的理想微波吸收劑，有可能用于隱形材料、電磁屏蔽材料或暗室吸波材料。
由于碳納米管的比表面積大、表面原子比率大，表現(xiàn)出特殊的電子效應(yīng)和表面效應(yīng)。作為納米材料家族的新成員，碳納米管特殊的結(jié)構(gòu)和表面特性、優(yōu)異的儲(chǔ)氫能力和金屬及半導(dǎo)體導(dǎo)電性，使其在加氫、脫氫和擇型催化等反應(yīng)中具有很大的潛力。
科研探索瞄向低成本制備
碳納米管要實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用，首先須解決低成本大量制備問(wèn)題。
中科院金屬所成會(huì)明研究員強(qiáng)調(diào)：“目前碳納米管研究主要存在兩大不足：一是對(duì)生長(zhǎng)機(jī)制缺乏深入理解，限制了碳納米管的結(jié)構(gòu)可控制備和量化生產(chǎn)；二是缺乏規(guī)模化應(yīng)用技術(shù)的探索�！庇纱艘步o研究人員帶來(lái)多重挑戰(zhàn)，譬如單壁、雙壁碳納米管的低成本、大規(guī)模可控制備，碳管結(jié)構(gòu)的控制制備與調(diào)控，碳納米管生長(zhǎng)機(jī)理的闡明，碳納米管器件的構(gòu)建與組裝，碳納米管優(yōu)異性能的綜合利用和規(guī)�；瘧�(yīng)用技術(shù)開(kāi)發(fā)等。
于作龍研究員介紹，當(dāng)下有3種碳納米管的制備方法，即電弧放電法、激光燒蝕法和固定床催化裂解法�？傮w看來(lái)，前兩種方法生產(chǎn)的碳納米管均與其他形態(tài)的碳產(chǎn)物共存，存在分離純化困難、收率較低且難以規(guī)�；牟蛔�；第三種方法所用的催化劑必須以薄層形式展開(kāi)才會(huì)有好的效果，否則催化劑的利用率就低，產(chǎn)量也難以提高。
“要實(shí)現(xiàn)碳納米管的大批量制備，必須首先解決催化劑連續(xù)投放以及催化劑與產(chǎn)物及時(shí)導(dǎo)出的問(wèn)題。”于作龍說(shuō)。他們的研究表明，通過(guò)特殊的反應(yīng)裝置和工藝可以實(shí)現(xiàn)碳納米管的連續(xù)制備，從而達(dá)到低成本、大批量制備碳納米管的目的。譬如，采用移動(dòng)床催化裂解反應(yīng)器可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)尺寸碳納米管的連續(xù)制造，從而大幅度降低生產(chǎn)成本，為碳納米管的工業(yè)應(yīng)用提供保證。
國(guó)內(nèi)多項(xiàng)成果世界領(lǐng)先
記者在采訪過(guò)程中了解到，我國(guó)科學(xué)家在碳納米管領(lǐng)域傾注了大量心血，新發(fā)現(xiàn)、新應(yīng)用層出不窮，取得了許多世界領(lǐng)先的成果。譬如，中科院物理所解思深院士等于1996年開(kāi)發(fā)了一種有效地制備大面積、高密度、定向生長(zhǎng)碳納米管的方法，開(kāi)創(chuàng)了陣列碳納米管制備研究的先河。隨后，該課題組還陸續(xù)制備出了最長(zhǎng)和最細(xì)的碳納米管。
同樣在1996年，成都有機(jī)化學(xué)公司開(kāi)始了有關(guān)碳納米管制備技術(shù)的研究；2000年6月，在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了碳納米管的連續(xù)化批量制備；2001年11月，建成當(dāng)時(shí)亞洲最大的碳納米管生產(chǎn)基地。今天，該公司已擁有7項(xiàng)碳納米管方面的授權(quán)專(zhuān)利，涵蓋制備工藝、催化劑及裝置等方面；開(kāi)發(fā)的碳納米管產(chǎn)品已達(dá)33個(gè)品種，涉及不同直徑、長(zhǎng)度、純度及表面基團(tuán)的產(chǎn)品系列。
廈門(mén)大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院于2008年研發(fā)出一種制備碳納米管的催化劑與新技術(shù)。至今，廈大已與有關(guān)企業(yè)共同開(kāi)發(fā)了碳納米管改性新型高分子復(fù)合材料、高性能碳納米管電容/電池、碳納米管催化劑材料等。2010年6月，廈大參與投資的年產(chǎn)100千克高純度多壁碳納米管生產(chǎn)裝置在新疆庫(kù)車(chē)化工園區(qū)開(kāi)工建設(shè)，產(chǎn)品已被國(guó)內(nèi)外20多家高校和科研單位作為科研用材。
高科技應(yīng)用潛力巨大
中科院成都有機(jī)化學(xué)公司于作龍研究員肯定地表示：“碳納米管可用于多個(gè)高科技領(lǐng)域�！彼貏e提出：“碳納米管一旦在催化方面獲得應(yīng)用，可望極大提高反應(yīng)的活性和選擇性，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益�！�
除此之外，由于特殊的結(jié)構(gòu)和介電性質(zhì)，碳納米管表現(xiàn)出較強(qiáng)的寬帶微波吸收性能，同時(shí)還具有重量輕、導(dǎo)電性可調(diào)變、高溫抗氧化性能強(qiáng)和穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，是一種有前途的理想微波吸收劑，有可能用于隱形材料、電磁屏蔽材料或暗室吸波材料。
由于碳納米管的比表面積大、表面原子比率大，表現(xiàn)出特殊的電子效應(yīng)和表面效應(yīng)。作為納米材料家族的新成員，碳納米管特殊的結(jié)構(gòu)和表面特性、優(yōu)異的儲(chǔ)氫能力和金屬及半導(dǎo)體導(dǎo)電性，使其在加氫、脫氫和擇型催化等反應(yīng)中具有很大的潛力。
科研探索瞄向低成本制備
碳納米管要實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用，首先須解決低成本大量制備問(wèn)題。
中科院金屬所成會(huì)明研究員強(qiáng)調(diào)：“目前碳納米管研究主要存在兩大不足：一是對(duì)生長(zhǎng)機(jī)制缺乏深入理解，限制了碳納米管的結(jié)構(gòu)可控制備和量化生產(chǎn)；二是缺乏規(guī)模化應(yīng)用技術(shù)的探索�！庇纱艘步o研究人員帶來(lái)多重挑戰(zhàn)，譬如單壁、雙壁碳納米管的低成本、大規(guī)模可控制備，碳管結(jié)構(gòu)的控制制備與調(diào)控，碳納米管生長(zhǎng)機(jī)理的闡明，碳納米管器件的構(gòu)建與組裝，碳納米管優(yōu)異性能的綜合利用和規(guī)�；瘧�(yīng)用技術(shù)開(kāi)發(fā)等。
于作龍研究員介紹，當(dāng)下有3種碳納米管的制備方法，即電弧放電法、激光燒蝕法和固定床催化裂解法�？傮w看來(lái)，前兩種方法生產(chǎn)的碳納米管均與其他形態(tài)的碳產(chǎn)物共存，存在分離純化困難、收率較低且難以規(guī)�；牟蛔�；第三種方法所用的催化劑必須以薄層形式展開(kāi)才會(huì)有好的效果，否則催化劑的利用率就低，產(chǎn)量也難以提高。
“要實(shí)現(xiàn)碳納米管的大批量制備，必須首先解決催化劑連續(xù)投放以及催化劑與產(chǎn)物及時(shí)導(dǎo)出的問(wèn)題。”于作龍說(shuō)。他們的研究表明，通過(guò)特殊的反應(yīng)裝置和工藝可以實(shí)現(xiàn)碳納米管的連續(xù)制備，從而達(dá)到低成本、大批量制備碳納米管的目的。譬如，采用移動(dòng)床催化裂解反應(yīng)器可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)尺寸碳納米管的連續(xù)制造，從而大幅度降低生產(chǎn)成本，為碳納米管的工業(yè)應(yīng)用提供保證。
國(guó)內(nèi)多項(xiàng)成果世界領(lǐng)先
記者在采訪過(guò)程中了解到，我國(guó)科學(xué)家在碳納米管領(lǐng)域傾注了大量心血，新發(fā)現(xiàn)、新應(yīng)用層出不窮，取得了許多世界領(lǐng)先的成果。譬如，中科院物理所解思深院士等于1996年開(kāi)發(fā)了一種有效地制備大面積、高密度、定向生長(zhǎng)碳納米管的方法，開(kāi)創(chuàng)了陣列碳納米管制備研究的先河。隨后，該課題組還陸續(xù)制備出了最長(zhǎng)和最細(xì)的碳納米管。
同樣在1996年，成都有機(jī)化學(xué)公司開(kāi)始了有關(guān)碳納米管制備技術(shù)的研究；2000年6月，在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了碳納米管的連續(xù)化批量制備；2001年11月，建成當(dāng)時(shí)亞洲最大的碳納米管生產(chǎn)基地。今天，該公司已擁有7項(xiàng)碳納米管方面的授權(quán)專(zhuān)利，涵蓋制備工藝、催化劑及裝置等方面；開(kāi)發(fā)的碳納米管產(chǎn)品已達(dá)33個(gè)品種，涉及不同直徑、長(zhǎng)度、純度及表面基團(tuán)的產(chǎn)品系列。
2009年，中科院長(zhǎng)春應(yīng)化所唐濤研究員課題組發(fā)明的一種碳納米管制備方法在擁有6項(xiàng)中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利的基礎(chǔ)上，還獲得了美國(guó)商標(biāo)專(zhuān)利局的授權(quán)。該成果將聚合物高效碳化技術(shù)與碳納米材料制備技術(shù)有機(jī)結(jié)合，為合成碳納米材料、提高聚合物阻燃性能，以及高值化回收利用廢舊聚合物等開(kāi)辟了新的途徑。
廈門(mén)大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院于2008年研發(fā)出一種制備碳納米管的催化劑與新技術(shù)。至今，廈大已與有關(guān)企業(yè)共同開(kāi)發(fā)了碳納米管改性新型高分子復(fù)合材料、高性能碳納米管電容/電池、碳納米管催化劑材料等。2010年6月，廈大參與投資的年產(chǎn)100千克高純度多壁碳納米管生產(chǎn)裝置在新疆庫(kù)車(chē)化工園區(qū)開(kāi)工建設(shè)，產(chǎn)品已被國(guó)內(nèi)外20多家高校和科研單位作為科研用材。
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