碳納米管電導率的計算及相關的實驗研究.pdf

1、碳納米管是極具應用潛能的新型材料，但關于它電導率的計算到目前為止都沒有令人信服的說法，成為碳納米管研究中的瓶頸。本論文通過對比分析，選擇出最優(yōu)化模型，對碳納米管膜的電導率進行了計算，并做了相關的實驗研究進行驗證。文章還研究了應變及摻雜對碳納米管膜電導率的影響，并用前面的計算結果進行分析，發(fā)現(xiàn)理論和實驗吻合得很好。 本文首先系統(tǒng)的介紹了碳納米管的結構，在此基礎上，分析了幾種計算碳納米管電導常用的原理和模型。經(jīng)過總結前人的實驗和模型

2、，提出計算碳納米管膜電導率的最佳模型——異質絲狀模型。然后從活化隧道理論出發(fā)，采用三角形勢壘計算傳輸幾率，最后得出碳納米管電阻率和電導率的表達式，并計算了電阻溫度系數(shù)TCR；測定了不同管徑的碳納米管膜電阻和溫度的關系。實驗發(fā)現(xiàn)，單壁碳納米管膜的電阻隨溫度的增高而降低，表現(xiàn)出金屬電導的行為；而多壁碳納米管膜的電阻隨著溫度先大幅下降之后上升，轉變溫度T*介于338K到358K之間，比前人得結果要高得多。對此結果做出了解釋。實驗還發(fā)現(xiàn)，碳納米

3、管膜的電阻溫度系數(shù)TCR和管徑成反比，和文中理論計算的結果符合得很好。 本文首次研究了不同管徑的碳納米管膜的壓阻效應及基于此效應的加速度靈敏性，發(fā)現(xiàn)碳納米管膜電阻相對變化率和形變基本呈線性關系，且多壁管膜的管徑越小，電阻相對變化率就越明顯，而單壁納米管膜的電阻隨形變只有微小的變化；在800微應變之上，壓阻因子隨著多壁碳納米管管徑的增大而減小。還發(fā)現(xiàn)在比較低的應變下 (低于0.7×10-6), 碳納米管膜的加速度和應變呈現(xiàn)出比較好