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奈米碳管的發展與相關應用
化材系 孫嘉良 助理教授
吳沐騰 研究生
一、前言
隨著科技的進步,微米技術已無法滿足人類的需求,進而追求奈米級的技術層面;而在奈米材料中,以奈米碳管最受矚目,主要是因其導電特性、拉張強度、復原性及導熱性等特徵極為優異,故近幾年來最受學者重視,並投入大量的研究。
二、奈米碳管的發現
就以碳原子所組成結構而言,第一種純碳結構為我們日常碰見的石墨結構,第二種結構成為鑽石結構;而我們現在所要談的奈米碳管,則屬於第三種藉由純碳所組成的中空結構,此中空結構稱為碳簇,最原始的起源是由於 Kroto et al. 發現了巴克球[1],或是我們常說的碳六十,碳六十顧名思義即是由 60 個碳原子所組成中空體,其直徑僅一奈米長。由於第三種結構的發現,吸引了許多研究者的重視與投入研究,使得其有相當快速的發展,更產生相當多新型態的碳機結構,如巴克蔥等,其中以 1991 年日本 NEC 公司基礎研究實驗室的飯島澄男用電弧放電法所產生的奈米碳管最受人注目[2]。其原本合成碳六十,但發現碳六十上頭有些針狀物,便利用高解析穿透式電子顯微鏡觀察這些針狀物,發現針狀物為奈米級大小的多層石墨層所組成,各管同軸方向排列的中空碳管,現在我們稱之為多層奈米碳管。隨後 Bethune et al. 以過渡金屬為觸媒[3],藉由電弧法合成出單層奈米碳管。近幾年則有人積極研究,以不同的方式去合成奈米碳管,使有關奈米碳管得研究有相當顯著的成效。
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