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王鸣生课题组在《Nano Letters》上发表高水平论文
发布时间: 2017-02-23
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近日,我院中组部“青年千人计划”入选者王鸣生教授课题组利用可控缺陷处理技术在原位透射电子显微镜In-Situ TEM)下实现了单根碳纳米管机械性能的高精度可逆调控,相关成果以“Reversible Tuning of Individual Carbon Nanotube Mechanical Properties via Defect Engineering”为题发表在纳米科技领域国际顶级期刊《Nano Letters》上(2015年影响因子为13.78)。该论文第一作者为课题组硕士研究生张彬,王鸣生教授为唯一通讯作者。这也是厦大材料学院首次在《Nano Letters》上发表的研究论文。

碳纳米管(CNTs)中碳碳键sp2杂化结构使其拥有令人惊异的机械性能。理论上,无缺陷碳管的杨氏模量可达到1 TPa,拉伸强度超过100 GPa,是钢铁的100倍。真实世界里的碳管由于不可避免地存在结构缺陷,其机械性能很难达到上述预期。因此,为了获得优异的机械性能,一般尽量避免在碳管中引入缺陷。而另一方面,结构缺陷的存在并非总起负面作用,如能对缺陷进行可控的引入并消除,则可以巧妙地实现CNTs机械性能的可逆调控。

 

依照上述思路,王鸣生课题组在原位透射电子显微镜下,利用电子束辐照碳管引入结构缺陷,再施以电流退火消除这些缺陷,从而实现了碳管杨氏模量、拉伸强度、谐振频率及品质因子的可逆调控。这种可逆缺陷处理技术在原子尺度上可以归结为碳原子空位和间隙原子的产生与复合。该技术对碳管机械性能具有极高的调控精度:比如,碳管谐振频率的调节精度可达0.1%/分钟,与现有的方法相比提高了1个数量级。该工作不仅对碳管机械性能的调控,也为碳管基复合材料及器件,以及其它sp2杂化的碳纳米材料(如石墨烯等)各项性能的调控提供了新的研究思路。

论文链接:http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.6b02287

 

 

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