多層カーボンナノチューブの層間熱・電気伝導

多壁碳纳米管的层间导热和导电

• 批准号: 18651060
• 负责人: 秋田 成司
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Osaka Prefecture University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18651060/
• 关键词: カーボンナノチューブ; 熱伝導; 機械的強度; 振動損失; 層間相互作用; 欠陥; 分子動力学計算; 最大許容電流密度

多層ナノチューブの電気伝導および熱伝導は非常に特異であることが理論的に予測されているが実験的に明らかにされていない点が多い.本研究では多層ナノチューブの層間電気・熱伝導についての理解を深めるため,実験的にナノチューブの層間のこれらの伝導特性について明らかにする事を目的とした.アーク放電法で成長させた結晶性の高いカーボンナノチューブおよび気相化学成長法により成長させた欠陥の比較的多いナノチューブを試料とした.ここで,各種直径をもつナノチューブに対して通電電流密度を変化して電流電圧特性および最大許容電流密度を求めた.さらに同一のナノチューブに対して機械的強度(ヤング率)および振動のエネルギー損失を測定した.また,ラマン分光法から得られた結果と比較し,格子振動についての欠陥の働きについて検討を加えた.CVDナノチューブに関してヤング率は0.2〜0.8TPa,最大許容電流密度は0.02〜2μΑ/nmとナノチューブにより異なるが直径との相関は特に無かった.最大許容電流密度はヤング率が大きくなると増加する傾向を示した.ヤング率の小さい欠陥の多いナノチューブでは機械的挙動を支配する欠陥と電気的特性を支配する欠陥が同一の種類であることを示している.一方,欠陥の極めて少ないアーク放電ナノチューブでは最大許容電流密度は同程度のヤング率を示すCVDナノチューブの2倍程度有り,CNT中の機械的な特性に影響する欠陥と電気的な特性に影響を及ぼす欠陥の種類が異なることを示唆している.また,ナノチューブの振動損失が直径に依存して大きくなることを見いだした.これは,多層案チューブの層間相互作用および熱伝達の違いに依存することが分かった.実験結果を解析するために分子動力学計算を行い,各温度における層間相互作用や,振動の損失について解析した.

尽管从理论上预测多壁纳米管的电导率和热导率非常独特，但仍有许多点尚未通过实验得到阐明。在本研究中，我们旨在了解多壁纳米管的层间电导率和热导率。为了加深理解，我们旨在通过实验阐明相对较多的纳米管层之间的这些导电特性。改变施加到不同直径的纳米管上的电流密度以确定电流-电压特性和最大允许电流密度，此外，我们还对相同纳米管的机械强度（杨氏模量）和振动能量损失进行了比较。拉曼光谱得到的结果，并研究了缺陷对晶格振动的影响。对于CVD纳米管，杨氏模量为0.2-0.8TPa，最大最大允许电流密度根据纳米管的不同在0.02至2μA/nm之间变化，但与直径没有特别的相关性。最大允许电流密度表现出随着杨氏模量增加而增加的趋势。对于具有小的杨氏模量的纳米管模量和许多缺陷，这表明控制机械性能的缺陷和控制电性能的缺陷是同一类型。另一方面，在缺陷极少的电弧放电纳米管中，最大允许电流密度与CVD相似。 ，具有类似的杨氏模量 Na。碳纳米管中的缺陷数量大约是纳米管中的两倍，这表明影响机械性能的缺陷类型和影响电性能的缺陷类型是不同的。此外，发现纳米管的振动损失取决于直径。为了分析实验结果，进行了分子动力学计算，对各个温度下的层间相互作用和振动损失进行了分析。

项目成果

Energy Loss of Carbon Nanotube Cantilevers for Mechanical Vibration

• DOI: 10.1143/jjap.46.6295
• 发表时间: 2007-09
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: S. Akita;S. Sawaya;Y. Nakayama

In-situ mass-measurement of electron-beam-induced nanometer-sized W-related deposits using a carbon nanotube cantilever

使用碳纳米管悬臂梁对电子束诱导的纳米级钨相关沉积物进行原位质量测量

• 发表时间: 2006
• 期刊: Applied Physics Letters Vol. 89,No. 19
• 作者: S.Sawaya;S.Akita;Y.Nakayama
• 通讯作者: Y.Nakayama

Energetics of plastic bending of carbon nanotubes

• DOI: 10.1103/physrevb.74.165418
• 发表时间: 2006-10
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: H. Mori;S. Ogata;Ju Li;S. Akita;Y. Nakayama

Correlation between mechanical and electrical properties of carbon nanotubes

碳纳米管机械性能和电性能之间的相关性

• 发表时间: 2007
• 期刊: Nanotechnology 18巻
• 作者: S. S away a;S. Akita;Y. Nakayama
• 通讯作者: Y. Nakayama