新型碳材料及其應(yīng)用4頁(yè)

1、談?wù)勑滦吞疾牧霞捌鋺?yīng)用 談?wù)勑滦吞疾牧霞捌鋺?yīng)用碳材料是一種古老而又年輕的材料，即有古老的產(chǎn)品也有現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)進(jìn)步所創(chuàng)新的產(chǎn)品，而新型碳材料就是由傳統(tǒng)的碳材料經(jīng)過(guò)一系列的加工工藝而制的一種新型材料。新型碳材料主要有活性炭、碳纖維、石墨烯、石墨、納米碳管、金剛石、富勒烯、其他新型碳材料。新型碳材料具有密度小、強(qiáng)度大、剛性好、耐高溫、抗化學(xué)腐蝕、抗輻射、抗疲勞、高導(dǎo)電、高導(dǎo)熱、耐燒蝕、熱膨脹小、生理相容性好登一系列優(yōu)異的特性，是軍民兩用的新材料，被稱(chēng)為是第四類(lèi)工業(yè)材料。應(yīng)用于冶金、化工、機(jī)械、汽車(chē)、醫(yī)療、環(huán)保、建筑日常生活等領(lǐng)域。特別是航天和核工業(yè)部門(mén)不可缺少的工程結(jié)構(gòu)材料。新型碳材料的發(fā)展和應(yīng)用對(duì)

2、提高軍事實(shí)力和工業(yè)產(chǎn)品是競(jìng)爭(zhēng)力都是至關(guān)重要的，已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家科技水平、軍事和經(jīng)濟(jì)實(shí)力是標(biāo)志之一?；钚蕴渴潜黄鋸V泛使用的一種新型碳材料，其又稱(chēng)活性炭黑，是黑色粉末狀或顆粒狀的無(wú)定形碳，活性炭主成分除了碳以外還有氧、氫等元素，活性炭在結(jié)構(gòu)上由于微晶碳是不規(guī)則排列，在交叉連接之間有細(xì)孔，在活化時(shí)會(huì)產(chǎn)生碳組織缺陷，因此它是一種多孔碳，堆積密度低，比表面積大。在石化行業(yè)，活性炭在無(wú)堿脫臭乙烯脫鹽水工藝中起到了關(guān)鍵的作用；在電力行業(yè)，活性炭被用于電廠水質(zhì)處理及保護(hù)；在化工行業(yè)活性炭用于化工催化劑及載體、氣體凈化、溶劑回收、及油脂等的脫色、精制過(guò)程中；在食品行業(yè)，它被用于飲料、酒類(lèi)、味精母液及食品的精

3、制、脫色、提純、除臭，在黃金行業(yè)，在黃金提取和尾液回收起到至關(guān)重要的作用；環(huán)保行業(yè)，被用于污水處理、廢氣及有害氣體的治理、氣體凈化，總之活性炭被其廣泛的用于各行各業(yè)中。碳纖維是新型碳材料家族中的又一個(gè)典型代表，它不僅具有碳材料的固有本征特性，又兼具紡織纖維的柔軟可加工性，是新一代增強(qiáng)纖維。不僅楊氏模量大，而且在有機(jī)溶劑、酸、堿中不溶不脹，耐蝕性也出類(lèi)拔萃。碳纖維可加工成織物、氈、席、帶、紙及其他材料。碳纖維作為增強(qiáng)材料加入到樹(shù)脂、金屬、陶瓷、混凝土等材料中，可以構(gòu)成復(fù)合材料。碳纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料可用作飛機(jī)結(jié)構(gòu)材料、電磁屏蔽除電材料、人工韌帶等身體代用材料以及用于制造火箭外殼、機(jī)動(dòng)船、工業(yè)機(jī)器人

4、、汽車(chē)板簧和驅(qū)動(dòng)軸等?？傊祭w維是被廣泛用于民用，軍用，建筑，化工，工業(yè)，航天以及超級(jí)跑車(chē)領(lǐng)域的。石墨烯是一種由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)的新材料。是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個(gè)碳原子厚度的二維材料。在納電子器件方面，利用石墨烯加入電池電極材料中可以大大提高充電效率，并且提高電池容量；也可以應(yīng)用于許多其他潛在的能源存儲(chǔ)領(lǐng)域如超級(jí)電容器、電磁炮等。石墨烯可以代替硅生產(chǎn)超級(jí)計(jì)算機(jī)；在光子傳感器、基因電子測(cè)序和隧穿勢(shì)壘材料也有重要的用途。納米碳管，管狀的納米級(jí)石墨晶體，是單層或多層石墨片圍繞中心軸按一定的螺旋角卷曲而成的無(wú)縫納米級(jí)管，每層的C是sp2雜化，形成六

5、邊形平面的圓柱面。各國(guó)都加緊了碳納米管的應(yīng)用研究，研制出具備良好儲(chǔ)氫性能的碳納米管和具備初步顯示功能的碳納米管顯示器，并在利用其電子發(fā)射性能研制發(fā)光器件。但是由于納米碳管提純困難，使其沒(méi)有得到普及，但是在將來(lái)其可以作為超級(jí)纖維材料、高性能場(chǎng)發(fā)射材料、超級(jí)電容器電極材料、儲(chǔ)氫材料、催化劑材料被廣泛應(yīng)用。富勒烯是由任何由碳一種元素組成，以球狀，橢圓狀，或管狀結(jié)構(gòu)存在的物質(zhì)。富勒烯與石墨結(jié)構(gòu)類(lèi)似，但石墨的結(jié)構(gòu)中只有六元環(huán)，而富勒烯中可能存在五元環(huán)。富勒烯是一種新發(fā)現(xiàn)的工業(yè)材質(zhì)，在將來(lái)可以制成無(wú)金屬電線(xiàn)、富勒烯(非金屬)鋼筋的建筑物、富勒烯防彈背心、富勒烯汽車(chē)殼等，它也是制成非線(xiàn)性光學(xué)器件、光導(dǎo)體、超導(dǎo)材料的重要材料，也可以制成抗癌藥物的載體、高效催化劑和富勒烯氫化物電池等。新型碳材料的應(yīng)用