为改善超细水泥灌浆料的性能，将多壁碳纳米管(MWCNTs)加入超细水泥灌浆料中，测试了其对灌浆料强度、可灌性相关参数，以及灌入混凝土缝隙后黏结效果的影响。结果表明：直径为10~20 nm的MWCNTs在超细水泥灌浆料中的最佳掺量为0.10%(质量分数)，此时灌浆料56 d抗折强度、抗压强度、折压比相对于未掺加时分别提高了24.3%、23.4%、7.1%；随MWCNTs掺量增加，灌浆料的流动度降低，黏度增加，需要的灌浆压力增加，即灌浆料的可灌性逐渐降低，但在掺量不高于0.10%(质量分数)时，灌浆料硬化后灌浆区域孔隙率随MWCNTs掺量提高未明显增加，灌浆效果没有明显降低；劈裂抗拉试验结果显示，掺加MWCNTs可使灌浆料与混凝土的黏结性能明显增强。
多壁碳纳米管 超细水泥灌浆料 强度 灌浆压力 可灌性 黏结性能 multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) ultra-fine cement grout strength grouting pressure grouting property bond performance
1 上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海市现代光学系统重点实验室，上海 200093
2 中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室，上海 201800
3 上海大学低维碳与器件物理研究所物理系，上海 200444
利用重复频率为1 kHz的钛蓝宝石飞秒激光烧蚀悬浮在甲醇中的单壁碳纳米管制备碳炔。利用表面增强拉曼光谱仪和紫外可见吸收光谱仪对样品溶液进行光谱表征，并用高效液相色谱仪对样品进行分离，确认有碳炔（CnH2，n＝6，8，10，12，14，16）生成，其中的主要产物是C8H2。对制备碳炔的最佳激光功率与最佳加工时间进行了研究，结果显示：当激光单脉冲能量为0.52 mJ、加工时间为1.5 h时，可以获得最高的碳炔产率。对碳炔的合成机制进行了较深入的解释。激光功率密度存在饱和阈值，该饱和阈值与C2自由基的碎裂程度有关，激光功率密度超过饱和阈值后会打破C2自由的“反向” 第四键，进而影响C2自由基合成碳炔。因此，随着激光单脉冲能量增大，碳炔的产率呈现先增加后降低的现象。本研究可为碳炔的大规模制备提供重要参考。
激光技术 碳炔 飞秒激光烧蚀 激光功率密度饱和阈值 单壁碳纳米管 中国激光
2023, 50(20): 2002404
1 上海科技大学 物质科学与技术学院, 上海 201210
2 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 先进材料部, 江苏 苏州 215123
半导体型单壁碳纳米管在分散与分离过程中长度会被截短。在100nm以下的超短管的存在会增加管间搭接电阻和载流子的散射几率, 从而导致器件性能的下降。开发了一种有机体系的硅胶吸附技术。利用硅胶颗粒表面的硅羟基与包裹在碳纳米管表面的聚合物PCz中的N原子形成氢键, 成功实现了超短碳管的高效去除, 使半导体型碳纳米管的长度分布实现了有效调控。基于长度分选后的碳纳米管制备的晶体管器件, 其开态电流和最大跨导达到8.9μA/μm和0.5mS/μm, 比长度未分选的器件分别提高了约300%和250%。
半导体型单壁碳纳米管 管长分选 高效吸附 semiconducting single-walled carbon nanotubes length sorting efficient absorption
1 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室, 陕西 西安 710054
2 陕西省智能机器人重点实验室, 陕西 西安 710049
3 香港城市大学土木及建筑工程系, 香港 九龙 999077
碳纳米管因其独特的电学特性及一维纳米结构成为取代硅材料的重要电子材料,利用碳纳米管制备的微纳米电子器件具有尺寸小、响应快、功耗低等优点,但如何实现碳纳米管与金属电极之间可靠及有效的连接一直是构筑碳纳米管电子器件的难点与重点。针对该问题,首先,采用飞秒脉冲激光辐照技术诱导多壁碳纳米管与不同金属电极(金、镍)产生不同形式的连接;然后,通过测试互连前后多壁碳纳米管与金属电极之间的伏安特性曲线和界面接触电阻验证了该连接方法的可重复性及有效性,为后续大规模制备高性能碳纳米管场效应晶体管提供了一定的基础。
飞秒激光 多壁碳纳米管 金属电极 异质连接 电学性能
1 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院， 上海 200093
2 上海理工大学 上海市现代光学系统重点实验室， 上海 200093
为了提高全息聚合物分散液晶的衍射效率以及降低其驱动电压和阈值电压，通过在聚合物分散液晶中掺杂多壁碳纳米管(MWCNT)研究其对H-PDLC光栅的电光特性的影响。本文采用了全息干涉的方法制备了4种质量分数(0， 0.03%, 0.05%, 0.07%)MWCNT掺杂的H-PDLC光栅。结果表明MWCNT可以提升材料在532 nm处吸收率，从而导致掺杂0.05%多壁碳纳米管的H-PDLC光栅的一级衍射效率可以达到91%。同时引入MWCNT通过降低电阻率、增加电容改变了介质的介电性能，从而增强电场，表现为掺杂0.05% MWCNT时0.68 V/μm的低阈值电压和1.78 V/μm的低饱和电压。另外，随着MWCNT掺杂质量分数增加，H-PDLC的对比度逐渐降低。
聚合物分散液晶 全息光栅 多壁碳纳米管 电光特性 polymer dispersed liquid crystal holographic volume grating MWCNT electronic-optical properties
基于化学气相沉积法生长出的单壁碳纳米管(SWNTs)薄膜，利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为基底，制备出一种具有三明治结构的柔性应变传感器，具有良好的光学透明性和电阻响应。探究了不同碳纳米管薄膜层数对传感器性能的影响。实验表明，随着SWNTs薄膜层数的增加，应变传感器的透光性和电阻响应逐渐降低，由单层SWNTs薄膜得到的应变传感器具有最大的电阻变化率，在10%应变下可达100%，即使在微小应变(2%)下仍能检测到明显的电阻变化(18%)。该应变传感器具有良好的耐久性，可以监测人体关节的运动状态，在柔性电子皮肤等领域具有潜在的应用。
单壁碳纳米管薄膜 聚二甲基硅氧烷 透光性 应变传感器 single wall carbon nanotubes (SWNTs) film polydimethylsiloxane (PDMS) light transmittance strain sensor
1 上海科技大学 物质科学与技术学院, 上海 201210
2 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 先进材料研究部, 江苏 苏州 215123
高纯度的单手性单壁碳纳米管对于下一代碳基电子器件的发展具有重要意义。利用聚[(9, 9-二辛基芴-2, 7-二基)-共-联吡啶](PFO-BPy)、聚(9,9－二辛基芴－2,7－二基)(PFO)和聚(9,9－二辛基芴－共苯并噻二唑)(PFO-BT)三种聚合物在有机相中分别分选出(6,5), (7,5)和(10,5)三种手性单壁碳纳米管, 具有较高纯度以及浓度, 并去除了超过99%的残留分散剂。使用上述溶液沉积获得高均匀性和高密度的碳纳米管薄膜, 以此作为器件沟道材料, 制备了手性单壁碳纳米管场效应晶体管阵列。结果显示, 大直径的(10,5)手性碳纳米管晶体管器件具有较好的电学性能, 其迁移率最高达16cm2?V-1?s-1, 开关比达107。
单壁碳纳米管 手性分离 碳纳米管薄膜 场效应晶体管器件 single-walled carbon nanotubes chiral separation carbon nanotube films field effect transistor
