比如，將納米顆粒分散在無機(jī)材料中，可以增強(qiáng)增韌，，通常情況下，無機(jī)非金屬材料陶瓷是易碎的（韌性差），將納米級得氧化鋁顆粒分散在陶瓷中，可以做的高強(qiáng)度，和韌度的特種陶瓷。還有納米材料比如小尺寸效應(yīng)，量子效應(yīng)，宏觀量子隧道效應(yīng)，表面效應(yīng)，都會使得納米材料產(chǎn)生奇異的現(xiàn)象，比如納米尺度的無機(jī)非金屬材料顆粒，進(jìn)行燒結(jié)時(shí)，在相同的壓力下，所需要的溫度要比常規(guī)材料低的多。等等。。納米確實(shí)是一個(gè)很神器的技術(shù)。

炭納米管的基本原理，制備過程，應(yīng)用。

碳納米管是一種奇異分子，它是使用一種特殊的化學(xué)氣相方法，使碳原子形成長鏈來生長出的超細(xì)管子，細(xì)到5萬根并排起來才有一根頭發(fā)絲寬。這種又長又細(xì)的分子，人們給它取個(gè)計(jì)量單位“納米”（百萬分之一毫米）的名字，叫“納米管”。盡管碳納米管的理論上可長到幾公里而不斷，但人們已用多種方法制備的碳納米管，最長也只有一二百微米。我國科學(xué)家另辟蹊徑，創(chuàng)造性的制出了3毫米長的碳納米管，把長度增加了上萬倍。


碳納米管有著不可思議的強(qiáng)度與韌性，重量卻極輕，導(dǎo)電性極強(qiáng)，兼有金屬和半導(dǎo)體的性能；把納米管組合起來，比同體積的鋼強(qiáng)度高100倍 ，重量卻只有1/6。

一次，莫斯科大學(xué)的研究人員為了弄清納米管的受壓強(qiáng)度，將少量納米管置于29Kpa的水壓下（相當(dāng)于水下18000千米深的壓力）做實(shí)驗(yàn)。不料，未加到預(yù)定壓力的1/3，納米管就被壓扁了。他們馬上卸去壓力，它卻像彈簧一樣立即恢復(fù)了原來形狀。于是，科學(xué)家得到啟發(fā)，發(fā)明了用碳納米管制成像紙一樣薄的彈簧，用作汽車或火車的減震裝置，可大大減輕車輛的重量。
碳納米管
在1991年日本NEC公司基礎(chǔ)研究實(shí)驗(yàn)室的電子顯微鏡專家Iijima在高分辨透射電子顯微鏡下檢驗(yàn)石墨電弧設(shè)備中產(chǎn)生的球狀碳分子時(shí)，意外發(fā)現(xiàn)[3]了由管狀的同軸納米管組成的碳分子,這就是現(xiàn)在被稱作的“Carbon nanotube”，即碳納米管。碳納米管具有典型的層狀中空結(jié)構(gòu)特征,構(gòu)成碳納米管的層片之間存在一定的夾角碳納米管的管身是準(zhǔn)圓管結(jié)構(gòu)，并且大多數(shù)由五邊形截面所組成。管身由六邊形碳環(huán)微結(jié)構(gòu)單元組成, 端帽部分由含五邊形的碳環(huán)組成的多邊形結(jié)構(gòu)，或者稱為多邊錐形多壁結(jié)構(gòu)。

碳納米管按照石墨烯片的層數(shù)分類可分為：單壁碳納米管（Single-walled nanotubes, SWNTs）和多壁碳納米管（Multi-walled nanotubes, MWNTs），多壁管在開始形成的時(shí)候，層與層之間很容易成為陷阱中心而捕獲各種缺陷，因而多壁管的管壁上通常布滿小洞樣的缺陷。與多壁管相比，單壁管是由單層圓柱型石墨層構(gòu)成，其直徑大小的分布范圍小，缺陷少，具有更高的均勻一致性。

碳納米管的制備方法主要有電弧法、激光蒸發(fā)法、化學(xué)氣相沉積法等幾種。

碳納米管的特性

碳納米管作為一維納米材料，重量輕，六邊形結(jié)構(gòu)連接完美，具有許多異常的力學(xué)、電學(xué)和化學(xué)性能。近些年隨著碳納米管及納米材料研究的深入其廣闊的應(yīng)用前景也不斷地展現(xiàn)出來。

碳納米管具有良好的力學(xué)性能

CNTs抗拉強(qiáng)度達(dá)到50～200GPa,是鋼的100倍,密度卻只有鋼的1/6，至少比常規(guī)石墨纖維高一個(gè)數(shù)量級；它的彈性模量可達(dá)1TPa，與金剛石的彈性模量相當(dāng)，約為鋼的5倍。對于具有理想結(jié)構(gòu)的單層壁的碳納米管，其抗拉強(qiáng)度約800GPa。碳納米管的結(jié)構(gòu)雖然與高分子材料的結(jié)構(gòu)相似，但其結(jié)構(gòu)卻比高分子材料穩(wěn)定得多。碳納米管是目前可制備出的具有最高比強(qiáng)度的材料。若將以其他工程材料為基體與碳納米管制成復(fù)合材料, 可使復(fù)合材料表現(xiàn)出良好的強(qiáng)度、彈性、抗疲勞性及各向同性，給復(fù)合材料的性能帶來極大的改善。

碳納米管具有良好的導(dǎo)電性能

由于碳納米管的結(jié)構(gòu)與石墨的片層結(jié)構(gòu)相同，所以具有很好的電學(xué)性能。理論預(yù)測其導(dǎo)電性能取決于其管徑和管壁的螺旋角。當(dāng)CNTs的管徑大于6nm時(shí)，導(dǎo)電性能下降；當(dāng)管徑小于6nm時(shí)，CNTs可以被看成具有良好導(dǎo)電性能的一維量子導(dǎo)線。有報(bào)道說Huang通過計(jì)算認(rèn)為直徑為0.7nm的碳納米管具有超導(dǎo)性，盡管其超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度只有1.5×10-4K，但是預(yù)示著碳納米管在超導(dǎo)領(lǐng)域的應(yīng)用前景。

碳納米管具有良好的傳熱性能

CNTs具有非常大的長徑比，因而其沿著長度方向的熱交換性能很高，相對的其垂直方向的熱交換性能較低，通過合適的取向，碳納米管可以合成高各向異性的熱傳導(dǎo)材料。另外，碳納米管有著較高的熱導(dǎo)率，只要在復(fù)合材料中摻雜微量的碳納米管 ,該復(fù)合材料的熱導(dǎo)率將會可能得到很大的改善。

碳納米管還具有光學(xué)和儲氫等其他良好的性能,正是這些優(yōu)良的性質(zhì)使得碳納米管被認(rèn)為是理想的聚合物復(fù)合材料的增強(qiáng)材料。


制備碳納米管的方法
制備碳納米管的方法，是指含有至少一種的VIII族金屬與至少一種的Sn、V、Pb 金屬的復(fù)合金屬催化劑粒子與含碳的氣體在足以催化生長碳納米管的溫度下接觸。其中VIII 金屬為Co、Fe、Ni、Ru、Rh、Pd、Ir、Pt。金屬催化劑粒子可以擔(dān)載在載體上。

標(biāo)簽：制備納米原理