1 1.电子科技大学 电子科学与工程学院, 国家电磁辐射控制材料工程技术中心, 多频谱吸波材料与结构教育部重点实验室, 成都 611731
2 2.中国科学技术大学 材料科学与工程系, 能量转换材料重点实验室, 合肥 230026
随着5G无线通信与低频雷达侦察技术的飞速发展, 低频电磁波辐射已成为当代的严重问题。目前, 中高频段吸波材料的研究已趋于成熟, 而设计低频段吸波材料仍面临巨大的挑战, 亟待研究者们解决。基于四分之一波长相消机制, 本研究设计了0.5~3 GHz低频段复合吸波材料。采用简单的一步水热法, 诱导铁氧体在羰基铁粉与碳纳米管表面生长, 制备出CIPs@Mn0.8Zn0.2Fe2O4-CNTs三元复合材料, 对比研究了碳纳米管含量对材料吸收峰频率的影响。实验结果表明, 引入碳纳米管, 一方面为材料带来了界面极化、偶极极化等额外的损耗机制, 增加了材料的衰减系数; 另一方面基于四分之一波长相消机制, 高介电与高磁导率的耦合, 使材料在低频段获得良好的阻抗匹配。最终, 在4 mm厚度下, 样品分别在2.11与1.75 GHz处, 获得了-40.8与-32.1 dB的反射损耗, -10 dB带宽分别为1.70~2.70 GHz和1.40~2.20 GHz。该复合材料制备工艺简单, 低频吸收性能良好, 具有很大的应用潜力, 为开发更有效的低频吸波材料提供了新的思路和方法。
碳纳米管 复合材料 羰基铁粉 波长相消 低频吸波 carbon nanotubes composite material carbonyl iron powder wavelength cancellation low- frequency absorption
1 1.中国石油大学(华东) 新能源学院, 青岛266580
2 2.山东能源集团有限公司新能源事业部, 济宁 273500
3 3.西安交通大学 材料科学与工程学院, 西安 710049
气体扩散层(GDL)是质子交换膜燃料电池(PEMFCs)的关键部件之一, 成本占燃料电池膜电极的40%~50%。开发低成本、高性能的GDL生产工艺, 可以降低燃料电池成本, 推动燃料电池商业化进程。本研究以纤维素棉布为原料, 通过铁基化合物的催化石墨化作用, 在较低温度(1500 ℃)下生成了一种高导电、高孔隙率的柔性生物质碳布。碳布由相互连接的微米级碳纤维组成, 形成了丰富的孔道, 其孔隙率为76.93%。经过铁基化合物催化, 碳纤维的表面原位生成了大量碳纳米管团簇, 增加了碳布的导电性, 使其平面电阻率降低至34 mΩ·cm, 垂直电阻率在 2 MPa压力下降低至2.8 mΩ·cm, 性能达到商业碳布的标准。生物质碳布作为气体扩散层的燃料电池在0.7 A·cm-2电流密度处功率密度达到0.4 W·cm-2, 超过了相同催化剂(Pt)负载量的商业碳布(0.34 W·cm-2)的电池功率密度。本研究制备的生物质碳布制备简单、价格低廉、性能优秀, 为开发低成本、高性能气体扩散层提供了新的思路。
生物质 碳布 碳纳米管 气体扩散层 燃料电池 biomass carbon cloth carbon nanotube gas diffusion layer fuel cell
1 厦门理工学院 光电与通信工程学院， 福建 厦门 361024
2 北京大学 电子学院， 北京 100871
随着摩尔定律逼近极限，碳纳米管场效应晶体管(CNTFET)被认为是5 nm以下CMOS晶体管的有力替代者。CNTFET具有准一维结构，栅极可有效控制导电沟道的导通/关断；同时，载流子在沟道内可实现近弹道输运，具有极高的迁移率。因此，CNTFET在低电压环境下，可提供较大的电流传输能力，为实现纳米级超大规模模拟/逻辑电路提供了解决方案。文章综述了CNTFET紧凑模型的发展现状，分析了现阶段面临的漏极电流精确模型、隧穿效应、寄生效应、多纳米管模型等存在的问题，重点探讨了针对这些问题的解决方案。最后对该紧凑模型未来的应用前景进行了讨论。
碳纳米管 漏极电流 隧穿效应 寄生效应 紧凑模型 CNTFET drain current tunneling effect parasitic effect compact model
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
超级电容器具有容量大、功率密度高、循环寿命长的优点，在新能源存储和电动汽车等领域具有广泛的应用前景，而电极材料是提高超级电容器性能的关键。以ZIF-67为模板，通过简便的低温水热反应法以及热处理硒化法，制备了NiCoMnSe电极材料，并通过往ZIF-67模板中添加碳纳米管(CNT)或者氧化石墨烯(GO)来达到最佳的电化学性能。结果表明：最佳的NiCoMnSe/CNT电极在1 A/g下的比电容为624.0 F/g，在10 A/g时的倍率性能为90.1%。15 A/g下循环1 000次的容量保持率为88%。这种优异的电容性能归功于CNT的存在在NiCoMnSe周围引入了额外的介孔，加强了电解质与活性材料之间的接触。由于超级电容器的非对称性，NiCoMnSe/CNT//活性炭器件在800 W/kg的功率密度下表现出较高的能量密度(43.3 W?偸h/kg)，并具有良好的容量保持率(1 000次循环后保持91.4%)。
金属有机骨架 碳纳米管 过渡金属硒化物 超级电容器 电化学性能 metal-organic frameworks carbon nanotubes transition metal selenide supercapacitor electrochemical 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
广东技术师范大学光电工程学院，广东 广州 510665
利用激光诱导沉积法制备了碳纳米管可饱和吸收体，结合偏振控制器和保偏光纤产生的双折射滤波效应，在同一个环形掺铒光纤激光器中实现了波长可调谐，并获得了两种异步双波长锁模状态。通过调节泵浦功率和偏振控制器，获得了中心波长在1550 nm附近稳定可自启的锁模，波长可调谐范围为8.88 nm。同时，获得了两种异步双波长锁模状态，重复频率均约为49.9 MHz，脉冲重复频率差分别为1395 Hz和1089 Hz。
激光器 锁模 光纤激光器 碳纳米管 双波长 波长可调谐
1 共青科技职业学院机电工程学院, 九江 332020
2 海南科技职业大学机电工程学院, 海口 570100
3 江西晶纳新材料有限公司, 南昌 330000
4 南昌大学机电工程学院, 南昌 330000
利用艾奇逊炉分别在3 000 ℃和2 800 ℃下进行碳纳米管的提纯实验。利用ICP、EDS、TGA检测了提纯碳纳米管的主要催化金属含量、灼烧残余物含量; 用四探针薄膜电阻仪检测其电阻率; 利用SEM、XRD、FT-IR研究了不同温度提纯碳纳米管的组织结构变化和表面特点。研究结果表明, 艾奇逊炉在不同温度下提纯的碳纳米管都可以有效降低碳纳米管粉体中的催化金属含量和灼烧残余物含量, 满足动力电池导电剂要求。与原生碳纳米管比较, 3 000 ℃提纯的碳纳米管的电阻率显著下降, 石墨晶化程度提高; 而2 800 ℃提纯的碳纳米管的电阻率略有提高, 石墨晶化程度变化不大, 表面官能团数量减少。
碳纳米管 高温纯化 艾奇逊炉 体积电阻率 石墨晶化 carbon nanotube high temperature purifying Acheson furnace volume resistivity crystallization of graphite
