本書為“低維材料與器件叢書”之一。過去20余年，碳納米管因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的性能而引起了全世界科學(xué)界和工業(yè)界的高度關(guān)注。由于碳納米管的性能強(qiáng)烈依賴于結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)控制制備技術(shù)就成為最根本的基礎(chǔ)。本書基于著者多年的科研工作，并結(jié)合國內(nèi)外**研究進(jìn)展，針對(duì)碳納米管的結(jié)構(gòu)控制制備，從碳納米管的基本結(jié)構(gòu)、性能與分類出發(fā)，系統(tǒng)而深入地介紹了碳納米管的化學(xué)氣相沉積制備方法；系統(tǒng)介紹了碳納米管的壁數(shù)/直徑/手性、水平/垂直陣列和碳納米管薄膜的制備方法，并討論了該領(lǐng)域的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。
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目錄
總序
前言
第1章 緒論 1
1.1 碳納米管的結(jié)構(gòu) 1
1.2 碳納米管的制備方法 3
1.2.1 電弧法 3
1.2.2 激光燒蝕法 4
1.2.3 其他制備方法 5
1.3 碳納米管的性質(zhì)及應(yīng)用 5
1.3.1 碳納米管的電學(xué)性質(zhì)及應(yīng)用 6
1.3.2 碳納米管的力學(xué)性能 6
1.3.3 碳納米管的光學(xué)性能 7
1.3.4 碳納米管的熱學(xué)性能 8
1.3.5 碳納米管的場(chǎng)致發(fā)射性能 8
參考文獻(xiàn) 9
第2章 碳納米管的結(jié)構(gòu)、表征及性質(zhì) 15
2.1 碳納米管的結(jié)構(gòu) 15
2.1.1 碳納米管的幾何結(jié)構(gòu) 16
2.1.2 碳納米管的電子結(jié)構(gòu) 17
2.1.3 碳納米管的聲子結(jié)構(gòu) 19
2.2 碳納米管的表征 20
2.2.1 碳納米管的形貌表征 20
2.2.2 碳納米管的直徑表征 24
2.2.3 碳納米管的電子結(jié)構(gòu)表征 27
2.2.4 碳納米管的螺旋角表征 30
2.2.5 碳納米管的手性表征 32
2.3 碳納米管的性質(zhì) 40
2.3.1 碳納米管的電學(xué)性質(zhì) 40
2.3.2 碳納米管的力學(xué)性質(zhì) 42
2.3.3 碳納米管的熱學(xué)性質(zhì) 44
2.3.4 碳納米管的光學(xué)性質(zhì) 45
2.3.5 碳納米管的化學(xué)性質(zhì) 46
參考文獻(xiàn) 51
第3章 碳納米管的化學(xué)氣相沉積生長 60
3.1 化學(xué)氣相沉積技術(shù) 61
3.1.1 化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)的組成 61
3.1.2 化學(xué)氣相沉積技術(shù)的原理和理論模型 64
3.1.3 化學(xué)氣相沉積技術(shù)的分類 65
3.1.4 碳納米管的化學(xué)氣相沉積制備 68
3.2 碳納米管生長的催化劑 69
3.2.1 催化劑的分類 69
3.2.2 催化劑制備技術(shù) 73
3.2.3 催化劑對(duì)管壁數(shù)與直徑的影響 78
3.2.4 催化劑對(duì)碳納米管結(jié)構(gòu)的影響 80
3.3 碳納米管的生長機(jī)理與生長模式 81
3.3.1 碳納米管的氣-液-固和氣-固生長機(jī)理 81
3.3.2 碳納米管的生長模式 89
3.4 碳納米管化學(xué)氣相沉積生長過程的調(diào)控 96
3.4.1 溫度對(duì)碳納米管生長的影響 97
3.4.2 氣氛對(duì)碳納米管生長的影響 102
參考文獻(xiàn) 106
第4章 碳納米管水平陣列的化學(xué)氣相沉積控制制備 111
4.1 碳納米管水平陣列的結(jié)構(gòu)、特性及應(yīng)用 111
4.1.1 碳納米管水平陣列的結(jié)構(gòu) 111
4.1.2 碳納米管水平陣列的特性及應(yīng)用 112
4.2 晶格定向法制備碳納米管水平陣列 119
4.2.1 碳納米管水平陣列的分類與生長機(jī)理 119
4.2.2 晶格定向法制備高密度水平陣列 128
4.3 氣流誘導(dǎo)法制備碳納米管水平陣列 134
4.3.1 氣流誘導(dǎo)法生長碳納米管的機(jī)理 135
4.3.2 超長碳納米管水平陣列的制備 136
4.3.3 壁數(shù)與直徑控制 140
4.3.4 高密度超長碳納米管水平陣列的生長 142
4.3.5 碳納米管水平陣列的光學(xué)可視化及可控操縱 144
4.4 電場(chǎng)誘導(dǎo)法制備碳納米管水平陣列 150
4.4.1 電場(chǎng)誘導(dǎo)定向的機(jī)理 151
4.4.2 電場(chǎng)誘導(dǎo)碳納米管生長的影響因素 153
參考文獻(xiàn) 157
第5章 碳納米管垂直陣列的化學(xué)氣相沉積控制制備 164
5.1 碳納米管垂直陣列的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及應(yīng)用 164
5.1.1 碳納米管垂直陣列的結(jié)構(gòu) 164
5.1.2 碳納米管垂直陣列的性質(zhì)及應(yīng)用 168
5.2 碳納米管垂直陣列的制備方法及原理 175
5.2.1 浮動(dòng)催化劑法及原理 175
5.2.2 預(yù)沉積催化劑法及原理 176
5.2.3 模板法及原理 179
5.2.4 碳納米管垂直陣列的轉(zhuǎn)移 180
5.3 單壁碳納米管垂直陣列的制備 181
5.3.1 調(diào)控催化劑法 181
5.3.2 水輔助化學(xué)氣相沉積法 183
5.3.3 氧輔助化學(xué)氣相沉積法 186
5.4 超順排碳納米管垂直陣列的制備 187
5.4.1 超順排碳納米管垂直陣列的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用 187
5.4.2 超順排碳納米管垂直陣列的制備方法 192
5.5 高密度碳納米管垂直陣列的制備 195
5.5.1 調(diào)控催化劑法 195
5.5.2 調(diào)控緩沖層法 198
5.5.3 后處理法 199
參考文獻(xiàn) 201
第6章 碳納米管宏觀體的控制制備 209
6.1 碳納米管宏觀體簡介 209
6.2 碳納米管三維宏觀體的制備、性質(zhì)及應(yīng)用 210
6.2.1 碳納米管三維宏觀體的制備 211
6.2.2 碳納米管三維宏觀體的性質(zhì)及應(yīng)用 216
6.3 碳納米管二維宏觀體的制備、性質(zhì)及應(yīng)用 218
6.3.1 碳納米管二維宏觀體的制備 218
6.3.2 碳納米管二維宏觀體的性質(zhì)及應(yīng)用 223
6.4 碳納米管纖維的制備 230
6.4.1 碳納米管纖維的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及應(yīng)用 230
6.4.2 濕法紡絲 232
6.4.3 干法紡絲 235
參考文獻(xiàn) 239
第7章 碳納米管的導(dǎo)電屬性與手性控制制備 247
7.1 金屬/半導(dǎo)體型碳納米管的選擇性生長 247
7.1.1 氣體刻蝕法 248
7.1.2 外場(chǎng)輔助法 253
7.1.3 催化劑設(shè)計(jì)法 256
7.1.4 碳源調(diào)控法 261
7.2 金屬/半導(dǎo)體型碳納米管的分離方法 265
7.2.1 生長后刻蝕法 266
7.2.2 膠帶法 269
7.2.3 溶膠-凝膠色譜法 271
7.2.4 密度梯度超高速離心 273
7.2.5 利用生物分子的選擇性分離方法 275
7.3 特定手性碳納米管的控制制備 279
7.3.1 碳納米管的成核熱力學(xué) 279
7.3.2 碳納米管的生長動(dòng)力學(xué) 285
7.3.3 催化劑誘導(dǎo)的手性控制 288
7.3.4 無催化劑的碳納米管外延生長及克隆 296
參考文獻(xiàn) 301
第8章 總結(jié)與展望 307
8.1 碳納米管的應(yīng)用與需求 308
8.2 碳納米管的控制制備方法總結(jié) 310
8.2.1 均一管徑碳納米管的制備 311
8.2.2 特定電子結(jié)構(gòu)碳納米管的制備 312
8.2.3 手性可控的碳納米管合成 314
8.2.4 碳納米管聚集態(tài)的控制 317
8.2.5 碳納米管的宏量生產(chǎn) 319
8.3 展望 320
參考文獻(xiàn) 322
關(guān)鍵詞索引 327
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