新型碳材料及其應(yīng)用

1、-作者xxxx-日期xxxx新型碳材料及其應(yīng)用【精品文檔】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，被稱為是第四類工業(yè)材料。應(yīng)用于冶金、化工、機(jī)械、汽車、醫(yī)療、環(huán)保、建筑日常生活等領(lǐng)域。特別是航天和

2、核工業(yè)部門不可缺少的工程結(jié)構(gòu)材料。新型碳材料的發(fā)展和應(yīng)用對提高軍事實(shí)力和工業(yè)產(chǎn)品是競爭力都是至關(guān)重要的，已經(jīng)成為衡量一個國家科技水平、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，其又稱活性炭黑，是黑色粉末狀或顆粒狀的無定形碳，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，在活化時會產(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

3、過程中；在食品行業(yè)，它被用于飲料、酒類、味精母液及食品的精制、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

4、韌帶等身體代用材料以及用于制造火箭外殼、機(jī)動船、工業(yè)機(jī)器人、汽車板簧和驅(qū)動軸等?？傊祭w維是被廣泛用于民用，軍用，建筑，化工，工業(yè)，航天以及超級跑車領(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領(lǐng)域如超級電容器、電磁炮等。石墨烯可以代替硅生產(chǎn)超級計算機(jī)；在光子傳感器、基因電子測序和隧穿勢壘材料也有重要的用途。納米碳管，管狀的納米級石墨晶體，是單層或多層石墨片圍繞中心軸按一定的

5、螺旋角卷曲而成的無縫納米級管，每層的C是sp2雜化，形成六邊形平面的圓柱面。各國都加緊了碳納米管的應(yīng)用研究，研制出具備良好儲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，使其沒有得到普及，但是在將來其可以作為超級纖維材料、高性能場發(fā)射材料、超級電容器電極材料、儲氫材料、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)，在將來可以制成無金屬電線、富勒烯(非金屬)鋼筋的建筑物、富勒烯防彈背心、富勒烯汽車殼等，它也是制成非線性光學(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)用是相當(dāng)廣泛