【复合材料资讯】科学家合成新型碳材料,由类金刚石碳纳米纤维组成

2020-11-11

【复合材料】

由UNIST基础科学研究所(IBS)多维碳材料中心(CMCM)的杰出教授领导的国际研究人员合成了一种新材料,由密集堆积的类金刚石碳纳米纤维组成。


正如最近发表在杂志上的文章(“类金刚石的碳纳米纤维薄膜的合成”)中所述,研究人员指出,这种新的碳材料具有高浓度的四价键合碳(类金刚石的纳米纤维具有许多具有4个其他原子键合的C原子;这也称为“ sp3键合碳”。


研究人云说:“类金刚石碳纳米纤维薄膜是通过在乙炔和氢气中在基板上加热直径为几纳米的铜纳米颗粒而合成的。” 合成纤维非常致密,并形成了薄膜。这些紧密堆积的纳米纤维也可以分离成粉末形式,从而有可能扩大其应用范围。”


在这项研究中,研究小组能够确定影响纳米纤维堆积密度的参数,即氢气浓度和铜纳米颗粒催化剂的尺寸。通过调整这些参数可以显着提高堆积密度,从而导致形成弯曲的薄膜。


   这些类金刚石纳米纤维中的X射线光电子能谱,固态核磁共振,元素分析和拉曼光谱的元素组成和化学键结构等各种技术,发现sp3键合了碳原子(sp3:sp2大约2的碳原子比例占主导地位(sp2键合的C原子与3个其他原子相连,而不是与4个原子相连(例如在石墨烯和石墨中),而在金刚石中,所有C原子都是“ sp3键合”的)。使用拉曼光谱法和元素分析确定约25-50原子%的纳米纤维内的氢含量。


“由于其高的sp3-碳含量,这种材料不同于其他气相生长的碳纳米纤维,包括主要由堆叠的石墨烯层组成的纳米管以及sp3:sp2碳比约为0.25的碳纳米线圈,” 研究人员解释说。


电阻率(1.2±0.1×10 6 Ω厘米-这是电绝缘的),密度(2.5±0.2克厘米-3 ;金刚石的密度为3.5克厘米-3),表面积(28±0.7米2克-1),化学惰性和对各种液体的润湿性。这些性质与所报道的大多数类金刚石碳膜相似或“更好”,但是发现该类金刚石碳纳米纤维膜的机械性能与常规的连续类金刚石碳膜完全不同,因为它是由纳米纤维。


研究人员说:“我们发现了一种新的碳形式,人们可能希望我们的工作能够激发其他人现在也沿着这一研究道路进行进一步的研究。” “除了其他方面,我们还从事新型碳材料的基础科学研究,我们对最终获得纯金刚石纤维以及对该类类金刚石碳纳米纤维的进一步研究感兴趣。”


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