碳膜连接自支撑碳纳米管阵列的制备研究

目前制备的碳纳米管阵列在某些应用领域遇到的主要问题是碳纳米管直径较小，碳纳米管排列密度较大，无自支撑能力，导致它们之间相互缠绕在一起。这样在应用过程中碳纳米管之间静电屏蔽效应明显。同时，阵列中的碳纳米管依靠催化剂粒子与基体结合导致结合强度不够高和阵列不耐酸性溶液。本项目将使用创新技术制备具有独特结构的"碳纳米管"阵列。通过控制制备条件，阵列中的"碳纳米管"直径可以在几十纳米到几微米，长度在几微米到几十微米之间，"碳纳米管"的间距有几百纳米。阵列中的"碳纳米管"较粗，刚度较大，因此能够独立自我支撑。"碳纳米管"是直接沉积在碳膜上，也就是说"碳纳米管"是由厚度在几十纳米到几微米的碳膜连接在一起。因此碳纳米管与基体的结合强度较高。同时阵列系统不含有过渡金属元素因此耐酸环境。这种特殊阵列结构在某些应用领域，例如场发射，生物传感器，有可能比目前报道的碳纳米管阵列性能更优越。

本项目研究了采用碱金属化合物催化剂在硅基体，不锈钢基体，铝基体上沉积碳膜连接自支撑碳纳米管阵列。研究了不同的催化剂系统，不同的反应温度和反应气氛对碳纳米管阵列的形貌的影响。研究结果表明催化剂系统对阵列形貌具有很大影响。研究发现采用Na基催化剂制备的碳纳米管较粗，直径在150-300纳米, 并且具有较好的锥形结构。采用K基催化剂制备的碳纳米管直径较为均匀，约为100纳米，采用Li基催化剂制备的碳纳米管直径约在100纳米，但在同等条件下沉积的碳纳米管较长，相互缠绕，取向不好。采用复合催化剂时，制备的碳纳米管阵列直径较大，取向较好,并且具有较好的锥形结构。研究结果还表明，碳纳米管在一层碳膜上开始生长，并且相互缠绕，然后再取向生长。碳膜与基体有较好的结合，结合强度较高。..永恒论是本项目的一个重要研究成果。永恒论在国际上提出了全新的物质和能量概念。永恒论成功的将物质，能量，时间，空间结合在一起。能量概念更是将目前科学界的各种能量概念统一起来。永恒论完全不同于量子理论和相对论，它揭示了物质和宇宙的本质。具有里程碑的科学意义。..永恒失效论的是本项目另外一个重大研究成果。永恒失效理论从全新的角度理解材料的失效。研究结果表明永恒失效论完全不同于现有的所有理论。永恒失效论适合所有作用力，如机械力，电场，磁场，化学力。永恒失效论它揭示了材料的性能和失效的本质。因此永恒失效论将对材料科学发展发挥重大作用，具有划时代的意义。