类金刚石碳纳米纤维薄膜的合成

由UNIST基础科学研究所(IBS)多维碳材料中心(CMCM)的杰出教授Rodney S. Ruoff(化学系)领导的国际研究团队合成了由密集包装的薄膜类金刚石碳纳米纤维。正如发表在《ACS Nano》杂志上的最新文章所述 ，研究人员指出，这种新的碳材料具有高浓度的四价键合碳(类金刚石纳米纤维具有许多C原子，并与其他四个原子相连;这是也称为“ sp3键合碳”。

Kee Han Lee说：“类金刚石碳纳米纤维薄膜是通过在乙炔和氢气中在基板上加热直径几纳米的铜纳米颗粒而合成的。” “合成纤维具有很高的致密性，并形成了薄膜。这些紧密堆积的纳米纤维也可以分离成粉末形式，从而有可能扩大其应用范围。”

在这项研究中，研究小组能够确定影响纳米纤维堆积密度的参数，即氢气浓度和铜纳米颗粒催化剂的尺寸。通过调整这些参数可以显着提高堆积密度，从而导致形成弯曲的薄膜。

这些类金刚石纳米纤维中的各种技术，例如X射线光电子能谱，固态核磁共振，元素分析和拉曼光谱的元素组成和化学键结构，发现sp3键合了碳原子(sp3：sp2大约2的碳原子比率占主导地位(sp2键合的C原子与三个其他原子而不是四个原子相连(如在石墨烯和石墨中)，而在金刚石中，所有C原子都是“ sp3键合”的)。使用拉曼光谱和元素分析确定了纳米纤维中约25-50原子%的氢含量。

“由于其高的sp3-碳含量，这种材料不同于其他气相生长的碳纳米纤维，包括主要由堆叠的石墨烯层组成的纳米管以及sp3：sp2碳比约为0.25的碳纳米线圈，” Sun Hwa解释说。李

的电阻率(1.2±0.1×10 6 Ω厘米它是电绝缘的)，密度(2.5±0.2克厘米-3 ;金刚石的密度为3.5克厘米-3)，表面积(28±0.7平方米克- 1)，确定了化学惰性和对各种液体的润湿性。这些性能是相似的或“更好”比大多数类金刚石碳薄膜的报道，但发现这类金刚石碳纳米纤维膜的机械性能比常规的，连续的，类金刚石碳完全不同的膜，因为它是由纳米纤维。

杰出的教授Ruoff说：“我们发现了一种新的碳形式，人们可能希望我们的工作能够激发其他人现在也沿着这一研究道路进行进一步的研究。” “我们从事新碳材料的基础科学等工作，我们有兴趣最终获得纯金刚石纤维，并进一步研究这种类金刚石碳纳米纤维。”