類金剛石碳納米纖維薄膜的合成

由UNIST基礎科學研究所(IBS)多維碳材料中心(CMCM)的杰出教授Rodney S. Ruoff(化學系)領導的國際研究團隊合成了由密集包裝的薄膜類金剛石碳納米纖維。正如發表在《ACS Nano》雜志上的最新文章所述 ，研究人員指出，這種新的碳材料具有高濃度的四價鍵合碳(類金剛石納米纖維具有許多C原子，并與其他四個原子相連;這是也稱為“ sp3鍵合碳”。

Kee Han Lee說：“類金剛石碳納米纖維薄膜是通過在乙炔和氫氣中在基板上加熱直徑幾納米的銅納米顆粒而合成的。” “合成纖維具有很高的致密性，并形成了薄膜。這些緊密堆積的納米纖維也可以分離成粉末形式，從而有可能擴大其應用范圍。”

在這項研究中，研究小組能夠確定影響納米纖維堆積密度的參數，即氫氣濃度和銅納米顆粒催化劑的尺寸。通過調整這些參數可以顯著提高堆積密度，從而導致形成彎曲的薄膜。

這些類金剛石納米纖維中的各種技術，例如X射線光電子能譜，固態核磁共振，元素分析和拉曼光譜的元素組成和化學鍵結構，發現sp3鍵合了碳原子(sp3：sp2大約2的碳原子比率占主導地位(sp2鍵合的C原子與三個其他原子而不是四個原子相連(如在石墨烯和石墨中)，而在金剛石中，所有C原子都是“ sp3鍵合”的)。使用拉曼光譜和元素分析確定了納米纖維中約25-50原子%的氫含量。

“由于其高的sp3-碳含量，這種材料不同于其他氣相生長的碳納米纖維，包括主要由堆疊的石墨烯層組成的納米管以及sp3：sp2碳比約為0.25的碳納米線圈，” Sun Hwa解釋說。李

的電阻率(1.2±0.1×10 6 Ω厘米它是電絕緣的)，密度(2.5±0.2克厘米-3 ;金剛石的密度為3.5克厘米-3)，表面積(28±0.7平方米克- 1)，確定了化學惰性和對各種液體的潤濕性。這些性能是相似的或“更好”比大多數類金剛石碳薄膜的報道，但發現這類金剛石碳納米纖維膜的機械性能比常規的，連續的，類金剛石碳完全不同的膜，因為它是由納米纖維。

杰出的教授Ruoff說：“我們發現了一種新的碳形式，人們可能希望我們的工作能夠激發其他人現在也沿著這一研究道路進行進一步的研究。” “我們從事新碳材料的基礎科學等工作，我們有興趣最終獲得純金剛石纖維，并進一步研究這種類金剛石碳納米纖維。”