碳納米管電導(dǎo)率的計算及相關(guān)的實驗研究.pdf

1、碳納米管是極具應(yīng)用潛能的新型材料，但關(guān)于它電導(dǎo)率的計算到目前為止都沒有令人信服的說法，成為碳納米管研究中的瓶頸。本論文通過對比分析，選擇出最優(yōu)化模型，對碳納米管膜的電導(dǎo)率進行了計算，并做了相關(guān)的實驗研究進行驗證。文章還研究了應(yīng)變及摻雜對碳納米管膜電導(dǎo)率的影響，并用前面的計算結(jié)果進行分析，發(fā)現(xiàn)理論和實驗吻合得很好。 本文首先系統(tǒng)的介紹了碳納米管的結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上，分析了幾種計算碳納米管電導(dǎo)常用的原理和模型。經(jīng)過總結(jié)前人的實驗和模型

2、，提出計算碳納米管膜電導(dǎo)率的最佳模型——異質(zhì)絲狀模型。然后從活化隧道理論出發(fā)，采用三角形勢壘計算傳輸幾率，最后得出碳納米管電阻率和電導(dǎo)率的表達式，并計算了電阻溫度系數(shù)TCR；測定了不同管徑的碳納米管膜電阻和溫度的關(guān)系。實驗發(fā)現(xiàn)，單壁碳納米管膜的電阻隨溫度的增高而降低，表現(xiàn)出金屬電導(dǎo)的行為；而多壁碳納米管膜的電阻隨著溫度先大幅下降之后上升，轉(zhuǎn)變溫度T*介于338K到358K之間，比前人得結(jié)果要高得多。對此結(jié)果做出了解釋。實驗還發(fā)現(xiàn)，碳納米

3、管膜的電阻溫度系數(shù)TCR和管徑成反比，和文中理論計算的結(jié)果符合得很好。 本文首次研究了不同管徑的碳納米管膜的壓阻效應(yīng)及基于此效應(yīng)的加速度靈敏性，發(fā)現(xiàn)碳納米管膜電阻相對變化率和形變基本呈線性關(guān)系，且多壁管膜的管徑越小，電阻相對變化率就越明顯，而單壁納米管膜的電阻隨形變只有微小的變化；在800微應(yīng)變之上，壓阻因子隨著多壁碳納米管管徑的增大而減小。還發(fā)現(xiàn)在比較低的應(yīng)變下 (低于0.7×10-6), 碳納米管膜的加速度和應(yīng)變呈現(xiàn)出比較好