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【新闻】产综研提出分离金属性与半导体性碳纳米管当阳

发布时间:2020-10-19 03:43:15 阅读: 来源:链轮厂家

<P><FONT face=Courier size=2>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 日本产业技术综合研究所日前提出了在单层碳纳米管(SWCNT)中有选择地分离金属性SWCNT和</FONT><FONT face=Courier size=2>半导体</FONT><FONT face=Courier size=2>性SWCNT的方法。 </FONT></P>

<P><FONT face=Courier><BR></FONT><SPAN class=px14><FONT id=FontSizeSettings4><BR><FONT face=Courier size=2>  首先在双氧水中对金属性SWCNT和半导体性SWCNT混合而成的市售SWCNT(金属性SWCNT占1/3)进行</FONT><FONT face=Courier size=2>热处理</FONT><FONT face=Courier size=2>,利用半导体性SWCNT先于金属性SWCNT发生氧化和</FONT><FONT face=Courier size=2>燃料</FONT><FONT face=Courier size=2>的原理,成功地将金属性SWCNT的含量浓缩到了80%。金属性SWCNT有望作为透明电极材料取代ITO(铟锡氧化物)。另外,由于有望能够对SWCNT结构进行有选择地控制,因此将来通过有选择地提取半导体性SWCNT,极有希望实现透明薄膜晶体管。

<P><SPAN class=px14><FONT><FONT face=Courier size=2>&nbsp;</FONT></P>

<P><FONT face=Courier size=2>  SWCNT在结构上就像是把苯环相连而成的六元环片(石墨薄片)卷成了卷一样。根据不同的卷法,SWCNT就会变成金属或半导体。刚刚合成之后的SWCNT就是金属性与半导体性SWCNT的混合体,金属性SWCNT与半导体性SWCNT的比例为36:67。 </FONT></P>

<P><FONT face=Courier size=2></FONT>&nbsp;</P>

<P><FONT face=Courier size=2>  产综研此次使用的SWCNT是美国碳纳米技术公司(Carbon Nanotechnologies)的市售产品,含有很多平均直径约1nm的纳米管。其制法为“HiPco(High Pressure Carbon Monoxide)工艺”,是利用铁触媒和高压一氧化碳在高温下合成而的,这种制法已经成为产品的商标。 </FONT></P>

<P><FONT face=Courier size=2></FONT>&nbsp;</P>

<P><FONT face=Courier size=2>  分离工艺只是将HiPco-SWCNT放入双氧水中进行热处理。双氧水通过两个阶段的反应对SWCNT进行氧化。第一阶段的反应是由SWCNT从双氧水中获得氧的氧化反应,使SWCNT活性化。第二阶段就是由过氧化氢产生活性氧,对活化的SWCNT进行氧化和分解(燃烧),最后变成二氧化碳。</FONT></P>

<P><FONT face=Courier size=2>&nbsp;</FONT></P>

<P><FONT face=Courier size=2>  在产综研此次所做的实验中,在90℃环境下对HiPco-SWCNT进行47分钟的热处理之后,有99%分解掉了。对剩余的1%SWCNT进行分析的结果,金属性SWCNT的比例提高到了80%左右。这表明半导体性SWCNT的反应特性比金属性SWCNT高,利用二者不同的反应特性,可进行有选择的分离。过去普遍认为金属性SWCNT的反应特性比半导体性SWCNT高,但此次的结果却完全相反。对此,产综研分析认为“可能是因为在过氧化氢夺取电子后半导体性SWCNT的电子结构变化比金属性SWCNT变化大的缘故。” </FONT></P>

<P><FONT face=Courier size=2></FONT>&nbsp;</P>

<P><FONT face=Courier size=2>  首先是取代ITO,将来还有望用于TFT(薄膜晶体管) </FONT></P>

<P><FONT face=Courier size=2></FONT>&nbsp;</P>

<P><FONT face=Courier><FONT size=2>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 这种金属性SWCNT的用途,目前设想的是ITO替代材料。ITO是FPD(平板</FONT><FONT size=2>显示器</FONT><FONT size=2>)等产品必不可少的透明电极材料,但铟是一种稀有金属,业界一直担心这种金属几年后有可能枯竭,为此正在研究各种替代材料。碳纳米管就是其中极具潜力的替代材料之一。 </FONT></FONT></P>

<P><FONT size=2></FONT><FONT face=Courier>&nbsp;</P>

<P><FONT face=Courier><FONT size=2>  过去为透明电极所开发的SWCNT薄膜,其导电性之所以未能达到实用水平,其中一个重要原因就是金属性SWCNT只有1/3左右。可以想像的是,假如金属性SWCNT的比例能利用此次开发的方法得到提高的话,作为ITO替代材料将极具现实意义。今后,产综研将在提高目前只有1%的收获率的同时,还将把它作为透明电极进行应用研究,比如,如何将它</FONT><FONT size=2>制作</FONT><FONT size=2>薄膜等。 </FONT></FONT></P>

<P><FONT size=2></FONT>&nbsp;</P>

<P><FONT face=Courier><FONT size=2>  在实验中已经发现这种SWCNT的反应特性与结构有可能是可控制的,因此将来有望通过改变反应条件,有选择地提取半导体性SWCNT。作为半导体性SWCNT的用途而被寄予厚望的是TFT(薄膜晶体管)。SWCNT虽说具有更透明,更容易在塑料底板上进行涂布成膜等优点,但过去的SWCNT由于含有金属性SWCNT,因此无法实现晶体管功能。此前,</FONT><FONT size=2>IBM</FONT><FONT size=2>等公司曾利用导电性的不同,开发出了</FONT><FONT size=2>用电</FONT><FONT size=2>把金属性SWCNT全部烧掉的方法,但实际上却很难对通电条件等进行优化。产综研此次尝试有可能为业界带来一种可有效地提取半导体性SWCNT的方法。</FONT></FONT></P></FONT></FONT></SPAN>

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