场发射,碳纳米管,制备综述.pdf

碳纳米管及场发射的特征摘要：相对于早期的阴极射线管信息显示技术（CRT目前的场发射显示（FED是一种平板显示成像技术以轻质量、小体积为优势同时又具备CRT的优点而迅速发展。场发射技术为冷阴极材料开发的重要指标而新材料的选取成为工业发展的趋势。碳纳米管（CNTS以其极高的长径比、极小的端部曲率半径和低逸出功等优势成为新一代的冷阴极材料碳纳米管的合成、制备对材料的发展起至关重要的作用。关键词：场发射碳纳米管制备1、引言纳米技术和纳米科技成为21世纪新兴科学技术现今纳米技术广泛应用于军工、航空、医药、制造、光学及国防等领域为世界的发展做出重大贡献。纳米技术的发展纳米材料的制备、性能及应用等发面研究成为现代科研人员最为关注的一点。本文从碳纳米管及场发射的相关知识出发通过对碳纳米管的结构、性能、制备及应用等发面的讨论将作为新材料开发的碳纳米管做了详细分析。同时对与碳纳米管相关联的场发射作以阐述将场发射的原理、所需的冷阴极材料、性能及其应用加以分析。2、碳纳米管在1991年日本NEC公司基础研究实验室的电子显微镜专家饭岛（lijima）在高分辨透射电子显微镜下检验石墨电弧设备中产生的球状碳分子时意外发现了由管状的同轴纳米管组成的碳分子这就是现在被称作的“Carbonnanotube”即碳纳米管又名巴基管。2、1碳纳米管的结构碳纳米管具有典型的层状中空结构特征构成碳纳米管的层片之间存在一定的夹角碳纳米管的管身是准圆管结构并且大多数由五边形截面所组成。管身由六边形碳环微结构单元组成端帽部分由含五边形的碳环组成的多边形结构或者称为多边锥形多壁结构。它是一种具有特殊结构（径向尺寸为纳米量级轴向尺寸为微米量级、管子两端基本上都封口）的一维量子材料。它主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管层与层之间保持固定的距离约为0.34nm直径一般为2〜20nm>由于其独特的结构碳纳米管的研究具有重大的理论意义和潜在的应用价值如：其独特的结构是理想的一维模型材料；巨大的长径比使其有望用作坚韧的碳纤维其强度为钢的100倍重量则只有钢的1/6;同时它还有望用作为分子导线纳米半导体材料催化剂载体分子吸收剂和近场发射材料等。2、2碳纳米管的性能2、2、1力学性能碳纳米管具有良好的力学性能CNTs抗拉强度达到50〜200GPa是钢的100倍密度却只有钢的1/6至少比常规石墨纤维高一个数量级；它的弹性模量可达仃Pa与金刚石的弹性模量相当约为钢的5倍。对于具有理想结构的单层壁的碳纳米管其抗拉强度约800GPa碳纳米管的结构虽然与高分子材料的结构相似但其结构却比高分子材料稳定得多。碳纳米管是目前可制备出的具有最高比强度的材料。碳纳米管的硬度与金刚石相当却拥有良好的柔韧性可以拉伸。目前在工业上常用的增强型纤维中决定强度的一个关键因素是长径比即长度和直径之比。目前材料工程师希望得到的长径比至少是20:1而碳纳米管的长径比一般在1000:1以上是理想的高强度纤维材料。2、2、2导电性能碳纳米管具有良好的导电性能由于碳纳米管的结构与石墨的片层结构相同所以具有很好的电学