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研究人员将纳米管磨成纳米带

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-01-04  浏览次数:12
核心提示:莱斯大学领导的一项研究表明,将碳纳米管磨成有价值的石墨烯纳米带的一种简单方法就是磨碎它们。水稻材料科学家Pulickel Ajayan

莱斯大学领导的一项研究表明,将碳纳米管磨成有价值的石墨烯纳米带的一种简单方法就是磨碎它们。

水稻材料科学家Pulickel Ajayan说,诀窍是将两种化学修饰的纳米管混合在一起。当它们在磨削过程中接触时,它们会发生反应并解压缩,这一过程到目前为止主要依赖于在严酷的化学溶液中的反应。
阿加延及其国际合作者的研究发表在《自然通讯》杂志上。
阿加扬说,需要明确的是,这种新工艺仍然是一种化学反应,它依赖于特意附着在纳米管上的分子,这个过程被称为功能化。研究人员最感兴趣的部分是,像研磨这样简单的过程可以在固体纳米结构之间传递强大的化学耦合,并产生具有特定性质的新型纳米结构产品。
“化学反应很容易在溶液中进行,但这项工作完全是固态的,”他说。“我们的问题是:如果我们能用纳米管作为模板,使其功能化,并在合适的条件下进行反应,那么我们能用大量可能的纳米结构和化学官能团来做什么呢?”

该论文的第一作者、莱斯大学研究生马哈茂德•卡巴尼(Mohamad Kabbani)表示,这一过程应该会产生许多新的化学反应和产品。“在不同的纳米尺度系统中使用不同的功能可以彻底改变纳米材料的发展,”他说。
高导电性石墨烯纳米带,比人的头发小几千倍,正在寻找进入复合材料市场的途径。纳米带提高了材料的电子性能和/或强度。
“通过机械化学转化来控制这些结构将是发现新应用的关键,”合著者、印度钦奈理工学院(Indian Institute of Technology Chennai)化学教授塞拉皮·普拉迪普(Thalappil Pradeep)说。“这种软化学可以在许多情况下发生,有助于更好地理解材料加工。”
在实验中,研究人员制备了两批多壁碳纳米管,一组带有羧基,另一组带有羟基。当用研钵和研杵研磨20分钟后,这些化学添加剂彼此反应,引发纳米管以水作为副产品展开成纳米带。


“这个偶然的发现将导致对固态纳米管反应的进一步系统研究,包括从头开始的理论模型和模拟,”Ajayan说。“这是令人兴奋的。”
研究人员将纳米管磨成纳米带
赖斯大学的研究生马哈茂德·卡巴尼用研钵和杵研磨纳米管。当改变后的纳米管被挤压在一起,展开成石墨烯纳米带时,就会发生化学反应。推荐人:杰夫·菲特洛/莱斯大学
赖斯大学、印度理工学院和贝鲁特黎巴嫩美国大学的参与实验室复制了这些实验。他们在标准的实验室条件下以及真空、户外、可变湿度、温度、时间和季节下进行实验。
在三大洲开展这项合作的研究人员仍然不清楚纳米尺度上到底发生了什么。“这是一个放热反应,所以能量足够将纳米管分解成带状,但是动力学的细节很难监测,”卡巴尼说。“我们不可能在显微镜下研磨两个纳米管,然后观察它的发生。”不管怎么说,没有。”
研究人员将纳米管磨成纳米带
赖斯大学的研究生马哈茂德·卡巴尼用研钵和杵研磨纳米管。当改变后的纳米管被挤压在一起,展开成石墨烯纳米带时,就会发生化学反应。推荐人:杰夫·菲特洛/莱斯大学
但结果不言自明。
“我不知道为什么人们还没有探索这个想法,你可以通过在纳米结构上支持反应物来控制反应,”阿贾扬说。“我们所做的非常粗糙,但这只是一个开始,很多工作可以沿着这条路线进行。”


 
 
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