北大科研團隊破解碳納米管應用難題

2020-12-04 中國共產黨新聞網

原標題：北大科研團隊破解碳納米管應用難題

北京大學化學與分子工程學院李彥教授課題組在單壁碳納米管手性可控生長研究上取得重要突破，該成果日前在《自然》雜誌上發表。該研究為解決單壁碳納米管的結構可控生長這一困擾學界已久的難題提供了一種可能的方案，為碳納米管的應用，尤其是碳基電子學的發展奠定了基礎。

據預測，基於矽基CMOS集成電路的微電子技術在未來十年左右將趨近於發展的極限，發展後摩爾時代的納電子技術已迫在眉睫。2009年，國際半導體路線圖委員會推薦基於碳納米管和石墨烯的碳基電子學技術作為未來10年至15年可能顯現商業價值的新一代電子技術。材料是碳基電子學發展的基礎和關鍵，然而迄今人們仍沒有辦法實現碳納米管的結構可控生長，這已經成為制約碳基電子學發展的瓶頸問題。

李彥教授課題組經過12年的潛心研究，逐步深化了對碳納米管的生長機制和催化劑作用的認識，在此基礎上提出了一種實現單壁碳納米管結構/手性可控生長的方案。他們發展了一類鎢基合金催化劑，其高熔點的特性確保了單壁碳納米管在高溫環境下的生長過程中保持晶態結構，其獨特的原子排布方式可用來調控生長的碳納米管的結構，從而實現了單壁碳納米管的結構/手性可控生長。

據了解，以上研究工作在國家自然科學基金委員會傑出青年基金和科技部重大研究計劃納米專項課題資助下完成，並得到了香港理工大學、中科院物理所、上海同步輻射光源等單位的協助。（記者王慶環）

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    日前，清華大學化工系魏飛教授和張如範副教授團隊在碳納米管耐疲勞性能研究方面取得重大突破，首次以實驗形式測試了釐米級長度單根碳納米管的超耐疲勞性能。碳納米管是典型的一維納米材料，也是目前已知的力學強度最高和韌性最好的材料，其宏觀強度和韌性均比目前廣泛使用的碳纖維和芳綸等材料高出一個數量級以上。然而，由於其小尺寸特性以及難以被測試的特點，單根碳納米管的疲勞行為以及疲勞破壞機制研究是該領域長期未能搞清楚的重大難題。
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