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2024-03-07 17:53:48
碳纳米管 - 知乎
碳纳米管 - 知乎首页知乎知学堂发现等你来答切换模式登录/注册碳纳米管碳纳米管（Carbon Nanotube，缩写为CNT）是在1991年1月由日本筑波NEC实验室的物理学家饭岛澄男使用高分辨透射电子显微镜从电弧法生产碳纤维的产物中发现的。它是一种管状的碳分子，管…查看全部内容关注话题管理分享百科讨论精华视频等待回答详细内容概述碳纳米管（Carbon Nanotube，缩写为CNT）是在1991年1月由日本筑波NEC实验室的物理学家饭岛澄男使用高分辨透射电子显微镜从电弧法生产碳纤维的产物中发现的。它是一种管状的碳分子，管上每个碳原子采取sp2杂化，相互之间以碳-碳σ键结合起来，形成由六边形组成的蜂窝状结构作为碳纳米管的骨架。每个碳原子上未参与杂化的一对p电子相互之间形成跨越整个碳纳米管的共轭π电子云。按照管子的层数不同，分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。管子的半径方向非常细，只有纳米尺度，几万根碳纳米管并起来也只有一根头发丝宽，碳纳米管的名称也因此而来。而在轴向则可长达数十到数百微米[1]。碳纳米管是一种具有特殊结构的一维量子材料。性质碳纳米管的分子结构决定了它具有一些独特的性质。由于巨大的长径比（径向尺寸在纳米量级，轴向尺寸在微米量级），碳纳米管表现为典型的一维量子材料，它的电子波函数在管的圆周方向具有周期性，在轴向则具有平移不变性，大大纯化了理论工作，并做出了一些预言。理论预言，碳纳米管具有超常的强度、热导率、磁阻，且性质会随结构的变化而变化，可由绝缘体转变为半导体、由半导体变为金属；具有金属导电性的碳纳米管通过的磁通量是量子化的，表现出阿哈诺夫－波姆效应（A-B效应）。由于碳纳米管中碳原子采取sp2杂化，相比sp3杂化，sp2杂化杂化中s轨道成分比较大，使碳纳米管具有高模量、高强度。此外，碳纳米管的熔点预计高达3652~3697℃。碳纳米管上碳原子的P电子形成大范围的离域π键，由于共轭效应显著，碳纳米管具有一些特殊的电学性质。合成碳纳米管的合成主要有两种方法；一种是直流电弧放电蒸发合成法(DC Arc di schargeEvaporation Mothed，下面简称DAEM)，另一种是催化合成法(Catalytic Mothed，下面简称CM)。直流电弧放电蒸发合成法(DAEM)DAEM制取碳纳米管是在一个百墨棒电弧反应器内进行的，这个反应器与Haufler—Ktolo的合成装置很相似。在反应器的圆柱形容器中，将两根石墨棒分别放于阳极和阴极充当电极，二者相距1～2cm。向容器中充入惰性气体He或Ar，压力为53kPa。然后通入电流值很大的直流电，使弧光温度达到3000℃以上，这时在阴极开始有烟灰产生。反应结束后，借助超声清洁器，将烟灰用甲苯或乙醇分散，得到悬浮的样品。催化合成法(CM)cM是指在催化剂的作用下，以热解法从有机物合成碳纳米管。这与气相生长炭纤维很相似。催化剂分为两类，第一类是过渡金属，例如Fe，Co，Ni和Cut第二类是锎系金属，主要有Gd，Nd，La和Y。M.Endo等人以铁为催化剂，苯为前躯体，用制取气相生长炭纤维的装置合成出碳纳米管。不过，实验要求苯的分压远小于制取气相生长炭纤维时的分压，而且当反应温度和苯的分压低于气相生长炭纤维的最佳条件时，碳纳米管产量增加，尤其是1000~1150℃时。反应完毕后，将产物在通氩气的炭电阻炉内进行10-15min热处理，温度范围2500—3000℃[2]。形成机理关于碳纳米管的形成机理，迄今尚无定论。Endo 提出两种生长模型以解释碳纳米管的生成。第一种是螺旋生长模型(the Spnal Gro—wth Mode1)，即石墨片绕着一个共同轴以一定螺旋角等进旋转卷成一组圆管简杖管。这种模型可得到多层碳纳米管，更适宙解Li.M。第二种是基底粒子生长模型(tire cnel fGrowth Ov er Impurity Sabstl'ate Part el—es)，这里的基底粒子指的是催化剂粒子，即以催化剂粒子为基体，石墨片得以生成并弯曲生长。得到的产物为单层碳纳米管，其形状随粒子形状变化，这种模型适合于CM。Ugarte认为，连续石墨片发生弯曲生长是为了减少悬链数，以降低体系能量。这使人们联想起的生长机理RSet'ton从连续石墨片具有几乎恒定的螺旋性的事实提出这样的机理[3]。潜在用途螺旋角IiJima指碳纳米营的螺旋角正负均可，这表明碳纳粉管是手性生长的，因而具有光学活性。另外，螺旋角也决定着碳纳米管的生长速。导电性N.Namada和R.Saito等人认为，碳纳米管的导电性依赖于其半径尺寸，改变半径可以获得金属性和半导体性。例如，增大营径，可降低半导体性纳米管的能量禁带宽度，得到2D型的半导体。当2n1+n2=3q(n1、n2为与轴向、径向相关系数，q为整数)时，碳纳米管表现为金属性。由此可望得到一种内部为金属性而外部为半导体性的传导材料，锆台碳纳米管的光学活性，设讣一种具有光学活性的金属——半导体仪器。在此以前，这种设计都必须通过金属掺杂来完成。另外，利用碳纳米管的尺寸和导电性，可制成纳米探针。例如，作成纳米电板，在纳米级范围内探索细胞化学[4]。机械性能和热传苷性s.Ruoff等人发现，碳纳米管沿轴向的弹性模量大约为800GPa以上，拉伸强度为20GPa，这表明机械强度很高。同时，碳纳米管轴向的导热性很好，而径向的导热性却低于石墨c轴的导电性。这两个特点使得碳纳米管非常适合于应用在高强复合材料中。例如，利用碳纳米管的高强度作加固材料。由于碳纳米管的端部多为拱形结构，而这种结构极为稳定，抗氧化能力极强，因此碳纳米管加固的材料用于恶劣的电化学环境和高温环境下尤为理想。毛细作用M.Pederson发现，碳纳米管毛细现象很强烈，这表明碳纳米管具有很强的吸附作用，可用来傲吸附材料、储氢材料或催化剂载体。M.Planelx等人以碳纳米管傲载体制成非均相有机钶催化剂，该催化剂使乙醛的氢化反应收率达到90，而使用活性炭作载体时，收率仅为20～40。度或稳定性以及几何形状[5]。与生长动力学结构决定性能，作为典型一维碳材料的单壁碳纳米管具有非常独特的光电性质，因而，单壁碳纳米管的结构控制制备一直是人们关注的热点问题，也成为该领域最具挑战的课题之一。目前，化学气相沉积方法是可控制备碳纳米管的主要方法，在化学气相沉积反应过程中，碳源在催化剂表面裂解成核，进而生长出结构不同、长度各异的单壁碳纳米管。为深入探索碳纳米管的生长规律，并进一步提出更加合理的可控制备策略，科学工作者们长期致力于构建碳纳米管成核热力学和生长动力学的理论框架。在碳纳米管成核热力学方面，特定结构的固体催化剂已经被研究者们证实能够为碳纳米管的成核提供更加稳定的模板，并且影响其成核类型。例如，2014年，北京大学李彦等人利用高熔点的W6Co7首次实现了(12，6)管的高纯度制备。2017年，北京大学张锦等人则采用固体碳化钼和碳化钨催化剂分别实现了高密度(12，6)和(8，4)碳纳米管水平阵列的控制制备，并揭示了固体催化剂晶面与碳纳米管间的对称性匹配规律。2019年，该研究组通过对碳纳米管成核热力学的进一步分析，实现了三重对称的(n，n–1)型碳纳米管的富集生长。同时在低温生长条件下，通过控制生长条件，实现了六重(或三重)对称的(12，6)或三重对称的=(10，9)等碳纳米管的富集生长。尽管研究者们在碳纳米管的成核热力学方面取得了巨大进步，却往往忽视了生长动力学在其生长过程中的重要作用。目前碳纳米管的生长动力学研究主要集中在理论层面，而实验上的进展则远远滞后。早在2009年，丁峰等人率先提出了螺旋位错理论。他们指出，碳纳米管的生长速率与碳纳米管开口端的活性位点数成正比，即单根碳纳米管的生长速率或长度将仅仅取决于碳纳米管的几何结构或手性。这一结论与许多实验结果相吻合。然而，一方面，最新的一些实验结果表明，螺旋位错理论并不是普适的，即测定的单壁碳纳米管的长度和手性角并没有明显关联。另一方面，容易被忽视的是热力学稳定成核通常意味着较慢的生长速率，但是已经报道实现的(12，6)和(8，4)碳纳米管的富集生长都是在碳源浓度较大(往往意味着生长速率较快)的环境下实现的，这与理想的热力学稳定成核机理有一些相悖。为解释这一实验现象，青岛科技大学何茂帅研究组与北京大学张锦研究组以及韩国蔚山国家科学技术研究院丁峰研究组一起，提出了一个更加完善的碳纳米管生长动力学模型。在新的模型中，他们以催化剂表面碳原子浓度为研究对象，重点讨论了碳浓度随反应体系中碳的供给、刻蚀剂浓度以及碳纳米管开口端的活性位点数的关系，阐明了能够把催化剂表面的碳原子带出反应体系的刻蚀剂浓度对碳纳米管生长速率的影响。当体系中刻蚀剂的浓度很高时，催化剂表面吸附的碳原子大多被刻蚀剂带出反应体系。在此反应区间内，碳纳米管的生长速率正比于其开口端的活性位点数，即螺旋位错理论是成立的。同时，利用氧化镁负载的钴作为催化剂，他们从实验上实现了大手性角单壁碳纳米管的选择性生长。另一方面，当反应体系中没有刻蚀剂或刻蚀剂的浓度很低时，催化剂表面吸附的碳原子主要被碳纳米管的生长所消耗。在此反应条件下，碳纳米管的生长速率不受其开口端的活性位点数的影响，而仅仅取决于催化剂的裸露表面积和碳纳米管直径的比值。利用环境透射电镜，研究者跟踪了多根单壁碳纳米管的生长并计算了碳纳米管的生长速率，其实验结果与理论模型非常吻合。基于这一新的生长机制，研究者进一步提出了控制碳纳米管生长的新途径—即在没有刻蚀性气体的条件下，通过增加碳源的供给能够选择性地使活性位点数目少的碳纳米管的催化剂失活，进而终止这些碳纳米管的生长，最终得到活性位点数最多的碳纳米管的高选择性生长。他们的实验结果也表明，通过提高碳源的供给量，在固态钴催化剂表面可以实现纯度高达90%的(2n，n)碳纳米管的生长。应用材料学在碳纳米管的内部可以填充金属、氧化物等物质，这样碳纳米管可以作为模具，用金属等物质灌满碳纳米管，再把碳层腐蚀掉，就可以制备出最细的纳米尺度的导线，或者全新的一维材料，在未来的分子电子学器件或纳米电子学器件中得到应用。生物学碳纳米管还给物理学家提供了研究毛细现象机理最细的毛细管，给化学家提供了进行纳米化学反应最细的试管。电脑根据《自然》（Nature）2013年9月25日报导，斯坦福大学开发出全球首台完全以碳纳米管（carbon nanotubes）所组成的电脑，并已经成功运转，这台电脑叫作“Cedric”，目前还非常的简陋，只具备基本功能，但却可能发展成比现今任何一台硅晶电脑都快且更有效率的电脑。触控萤幕碳纳米管可以制成透明导电的薄膜，用以代替ITO（氧化铟锡）作为触控萤幕的材料。研究方向纯化技术迄今为止，还未找副将碳纳米管纯化的有效方法。由于在研究碳纳米管的性质，如导电性、磁性、机械性能和光学特性等，都需要纯净的样品。同时也由于其极诱惑力的应用前景和商业效益，这些因素促使碳纳米管的纯化成为日前该领域最为迫切的研究课题。形成机理关于碳纳米管的形成机理，仍未能得到令人信服的解释。从已有的文献报道可得到这样的暗示。烟灰富勒烯和碳纳米管的生长是一个互相竞争的机制，反应条件变化，三者的比例也发生变化，这在DAEM中尤为明显，同样在CM中，炭纤维碳纳米管、热解碳和Ugarte提出的纳米粒子(Nanoparticle)的生成也是一个竞争的机理。因此，对形成机理的研究有助于我们优化碳纳米管柏台成条件。其它如果R.Setton暗示的机理和Ijjima提出的生长机理模型确实存在，而碳纳米管也确实是从里向外生长的，那么了解最内层管的结构特征对于认识碳纳米管的结构尤其重要。碳纳米管的一些另人感兴趣的性质都是由其结构所决定的，因此应进一步深入对其结构进行研究。特别需要指出的是单层碳纳米管，由于它具有非常大的抗拉强度(弹性模量高达1.6TPa)和独特的一维导电性，以及它在结构上与富勒烯的密切联系，引起众多科学工作者的兴趣并探入对其结构、性质和潜在用途的研究和探索。例如，用这种管组成的25m管束承受1kg压力时，变形率仅为3，而相同直径的铁丝在3变形条件下仪支撑25mg的重量。另外，由于碳纳米管独特的导电性和纳米尺寸，使得它将在纳米技术领域发挥重要的作用，尤其在生命科学中纳米授术被称为人类改变来来的十大技术之一[6]。百科摘录2化学专业保研手册-第十二章：化学前沿（碳纳米管）下的内容摘录知乎用户厦门大学 化学硕士碳纳米管（carbon nanotube，CNT）又称巴基管（Bucky Tube），属富勒碳系，是由碳六元环构成的类石墨平面卷曲而成的纳米级中空管，其中每个碳原子通过sp2杂化与周围3个碳原子发生完全键合，形成六角形网格结构。此外，还有一些五边形碳环和七边形碳环对存在于碳纳米管的弯曲部位。因此碳纳米管中的碳原子以sp2杂化为主，但碳纳米管中六角形网格结构会产生一定的弯曲，形成空间拓扑结构，其中可形成一定的sp3杂化键，所以它是以sp2杂化为主，也含有一定的sp3杂化。直径较小的碳纳米管曲率较大，sp3杂化的比例也大，反之，sp3杂化的比例较小，碳纳米管的形变也会改变sp2和sp3杂化的比例。碳管的直径一般在1纳米到30纳米之间，而长度可达微米级。知乎小知 摘录于 2020-04-24碳纳米管？下的回答内容摘录华企新材多一点真诚，少一点虚伪碳纳米管，又名巴基管，是一种具有特殊结构(径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级，管子两端基本上都封口)的一维量子材料。碳纳米管主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管。层与层之间保持固定的距离，约0.34nm，直径一般为2~20 nm。并且根据碳六边形沿轴向的不同取向可以将其分成锯齿形、扶手椅型和螺旋型三种。 碳纳米管作为一维纳米材料，重量轻，六边形结构连接完美，具有许多异常的力学、电学和化学性能。近些年随着碳纳米管及纳米材料研究的深入其广阔的应用前景也不断地展现出来。现在主要吨位级的应用在锂电池浆料、橡胶改性方面，塑料改性方面随着工业化生产带来的成本一步步降低，相信18年就会有所突破的。知乎小知 摘录于 2020-04-24浏览量407 万讨论量2437 帮助中心知乎隐私保护指引申请开通机构号联系我们 举报中心涉未成年举报网络谣言举报涉企虚假举报更多 关于知乎下载知乎知乎招聘知乎指南知乎协议更多京 ICP 证 110745 号 · 京 ICP 备 13052560 号 - 1 · 京公网安备 11010802020088 号 · 京网文[2022]2674-081 号 · 药品医疗器械网络信息服务备案（京）网药械信息备字（2022）第00334号 · 广播电视节目制作经营许可证:（京）字第06591号 · 服务热线：400-919-0001 · Investor Relations · © 2024 知乎 北京智者天下科技有限公司版权所有 · 违法和不良信息举报：010-82716601 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_百度百科 网页新闻贴吧知道网盘图片视频地图文库资讯采购百科百度首页登录注册进入词条全站搜索帮助首页秒懂百科特色百科知识专题加入百科百科团队权威合作下载百科APP个人中心碳纳米管播报上传视频是一种具有特殊结构的一维量子材料收藏查看我的收藏0有用+10本词条由中国科学院大学化学科学学院 参与编辑并审核，经科普中国·科学百科认证 。碳纳米管，又名巴基管，是一种具有特殊结构的一维量子材料，其径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级，管子两端基本上都封口。碳纳米管主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管。层与层之间保持固定的距离，约0.34 nm，直径一般为2~20 nm。并且根据碳六边形沿轴向的不同取向可以将其分成锯齿形、扶手椅型和螺旋型三种。其中螺旋型的碳纳米管具有手性，而锯齿形和扶手椅型碳纳米管没有手性。碳纳米管自1991年被日本电镜学家 lijima [1] 在用电弧法制备C60的过程中首次发现后，其由于独特的结构及优良的力学、电学和化学等性能，呈现出广阔的应用前景，吸引了材料、物理、电子、化学等领域众多科学家的极大关注，成为国际新材料领域的研究前沿和热点。目前，关于碳纳米管的特性和制备方法的研究已取得很大的进展，重点正在转向其规模化生产和应用领域的研究。中文名碳纳米管外文名carbon nanotubes （CNT）别 名巴基管，奈米碳管熔 点3652 至 3697 ℃密 度2.1 g/cm³（20℃时）外 观粉末应 用复合材料，电子器件，荧光标记危险性描述该产品并没有爆炸的危险颜 色黑色气 味无味相容性溶解度有目录1发现历史2结构特征3形成机理4分类5性质▪力学▪导电▪传热▪光学6制备▪电弧放电法▪激光烧蚀法▪固相热解法▪离子或激光溅射法▪聚合反应合成▪催化裂解法7健康影响▪对人的不利影响▪对水生生物的不利影响8应用前景9碳纳米管分散剂介绍和使用建议▪碳纳米管分散技术三要素▪分散剂用量推荐▪碳纳米管水分散剂（TNWDIS）概述▪超声波分散设备使用建议▪超声波粉碎机制备分散液实例▪研磨分散设备使用建议10发展史11潜在的环境风险碳纳米管发现历史播报编辑1985年，“足球”结构的C60一经发现即吸引了全世界的目光，Kroto H. W.、Smalley R. E.、和Curl R. F.亦因共同发现C60并确认和证实其结构而获得1996年诺贝尔化学奖。在富勒烯研究推动下，1991年一种更加奇特的碳结构——碳纳米管被日本电子公司（NEC）的电镜学家lijima发现。 [1]碳纳米管在1991年被正式认识并命名之前，已经在一些研究中发现并制造出来，只是当时还没有认识到它是一种新的重要的碳的形态。1890年人们就发现含碳气体在热的表面上能分解形成丝状碳。1953年在CO和Fe3O4在高温反应时，也曾发现过类似碳纳米管的丝状结构。从20世纪50年代开始，石油化工厂和冷核反应堆的积炭问题，也就是碳丝堆积的问题，逐步引起重视，为了抑制其生长，开展了不少有关其生长机理的研究。这些用有机物催化热解的办法得到的碳丝中已经发现有类似碳纳米管的结构。在20世纪70年代末，新西兰科学家发现在两个石墨电极间通电产生电火花时，电极表面生成小纤维簇，进行了电子衍射测定发现其壁是由类石墨排列的碳组成，实际上已经观察到多壁碳纳米管。结构特征播报编辑碳纳米管中碳原子以sp2杂化为主，同时六角型网格结构存在一定程度的弯曲，形成空间拓扑结构，其中可形成一定的sp3杂化键，即形成的化学键同时具有sp2和sp3混合杂化状态，而这些p 轨道彼此交叠在碳纳米管石墨烯片层外形成高度离域化的大π键，碳纳米管外表面的大π键是碳纳米管与一些具有共轭性能的大分子以非共价键复合的化学基础。对多壁碳纳米管的光电子能谱研究结果表明，不论单壁碳纳米管还是多壁碳纳米管，其表面都结合有一定的官能基团，而且不同制备方法获得的碳纳米管由于制备方法各异，后处理过程不同而具有不同的表面结构。一般来讲，单壁碳纳米管具有较高的化学惰性，其表面要纯净一些，而多壁碳纳米管表面要活泼得多，结合有大量的表面基团，如羧基等。以变角X光电子能谱对碳纳米管的表面检测结果表明，单壁碳纳米管表面具有化学惰性，化学结构比较简单，而且随着碳纳米管管壁层数的增加，缺陷和化学反应性增强，表面化学结构趋向复杂化。内层碳原子的化学结构比较单一，外层碳原子的化学组成比较复杂，而且外层碳原子上往往沉积有大量的无定形碳。由于具有物理结构和化学结构的不均匀性，碳纳米管中大量的表面碳原子具有不同的表面微环境，因此也具有能量的不均一性。碳纳米管不总是笔直的，而是局部区域出现凸凹现象，这是由于在六边形编制过程中出现了五边形和七边形。如果五边形正好出现在碳纳米管的顶端，即形成碳纳米管的封口。当出现七边形时纳米管则凹进。这些拓扑缺陷可改变碳纳米管的螺旋结构，在出现缺陷附近的电子能带结构也会发生改变。另外，两根毗邻的碳纳米管也不是直接粘在一起的，而是保持一定的距离。 [2]形成机理播报编辑炭黑、富勒烯和碳纳米管的生长是一个互相竞争的机制，反应条件变化，三者的比例也发生变化，这在DAEM中尤为明显，同样在CM中，炭纤维碳纳米管、热解碳和Ugarte提出的纳米粒子(Nanoparticle)的生成也是一个竞争的机理。因此，对形成机理的研究有助于我们优化碳纳米管的合成条件。分类播报编辑碳纳米管可以看做是石墨烯片层卷曲而成，因此按照石墨烯片的层数可分为：单壁碳纳米管（或称单层碳纳米管，Single-walled Carbon nanotubes, SWCNTs）和多壁碳纳米管（或多层碳纳米管，Multi-walled Carbon nanotubes, MWCNTs），多壁管在开始形成的时候，层与层之间很容易成为陷阱中心而捕获各种缺陷，因而多壁管的管壁上通常布满小洞样的缺陷。与多壁管相比，单壁管直径大小的分布范围小，缺陷少，具有更高的均匀一致性。单壁管典型直径在0.6-2 nm，多壁管最内层可达0.4 nm，最粗可达数百纳米，但典型管径为2-100 nm。碳纳米管依其结构特征可以分为三种类型：扶手椅形纳米管（Armchair Form），锯齿形纳米管（Zigzag Form）和手性纳米管（Chiral Form）。碳纳米管的手性指数（n，m）与其螺旋度和电学性能等有直接关系，习惯上n >= m。当n = m时，碳纳米管称为扶手椅形纳米管，手性角（螺旋角）为30o；当n > m = 0时，碳纳米管称为锯齿形纳米管，手性角（螺旋角）为0o；当n > m ≠ 0时，将其称为手性碳纳米管。根据碳纳米管的导电性质可以将其分为金属型碳纳米管和半导体型碳纳米管：当n - m = 3k(k为整数)时，碳纳米管为金属型；当n - m = 3k ± 1，碳纳米管为半导体型。按照是否含有管壁缺陷可以分为：完善碳纳米管和含缺陷碳纳米管。按照外形的均匀性和整体形态，可分为：直管型，碳纳米管束，Y型，蛇型等。关于管壁缺陷对碳纳米管力学性质的影响规律也值得引起关注，这也将有助于进一步认识碳纳米管及其复合材料。由于碳纳米管制造工艺的限制，碳纳米管中含有大量的各种缺陷，如原子空位缺陷(单原子或多原子空位)和Stone-Thrower-Wales(STW)型缺陷等。性质播报编辑力学由于碳纳米管中碳原子采取sp2杂化，相比sp3杂化，sp2杂化中S轨道成分比较大，使碳纳米管具有高模量和高强度。碳纳米管具有良好的力学性能，CNTs抗拉强度达到50～200 GPa,是钢的100倍,密度却只有钢的1/6，至少比常规石墨纤维高一个数量级；它的弹性模量可达1 TPa，与金刚石的弹性模量相当，约为钢的5倍。对于具有理想结构的单层壁的碳纳米管，其抗拉强度约800 GPa。碳纳米管的结构虽然与高分子材料的结构相似，但其结构却比高分子材料稳定得多。碳纳米管是目前可制备出的具有最高比强度的材料。若将以其他工程材料为基体与碳纳米管制成复合材料, 可使复合材料表现出良好的强度、弹性、抗疲劳性及各向同性，给复合材料的性能带来极大的改善。碳纳米管的硬度与金刚石相当，却拥有良好的柔韧性，可以拉伸。在工业上常用的增强型纤维中，决定强度的一个关键因素是长径比，即长度和直径之比。材料工程师希望得到的长径比至少是20:1，而碳纳米管的长径比一般在1000:1以上，是理想的高强度纤维材料。2000年10月，美国宾州州立大学的研究人员称，碳纳米管的强度比同体积钢的强度高100倍，重量却只有后者的1/6到1/7。碳纳米管因而被称“超级纤维”。莫斯科大学的研究人员曾将碳纳米管置于1011 Pa的水压下（相当于水下18000米深的压强），由于巨大的压力，碳纳米管被压扁。撤去压力后，碳纳米管像弹簧一样立即恢复了形状，表现出良好的韧性。这启示人们可以利用碳纳米管制造轻薄的弹簧，用在汽车、火车上作为减震装置，能够大大减轻重量。此外，碳纳米管的熔点是已知材料中最高的,预计高达3652-3697℃。导电碳纳米管上碳原子的P电子形成大范围的离域π键，由于共轭效应显著，碳纳米管具有一些特殊的电学性质。对于金属性碳纳米管来说，价带和导带是部分重叠的，相当于一个半满能带，电子可以自由运动，显示出金属般的导电性；而半导体性碳纳米管的价带和导带之间带隙较小，室温下价带电子即可跃迁到导带中导电。碳纳米管具有良好的导电性能，由于碳纳米管的结构与石墨的片层结构相同，所以具有很好的电学性能。理论预测其导电性能取决于其管径和管壁的螺旋角。当CNTs的管径大于6 nm时，导电性能下降；当管径小于6 nm时，CNTs可以被看成具有良好导电性能的一维量子导线。有报道说Huang通过计算认为直径为0.7 nm的碳纳米管具有超导性，尽管其超导转变温度只有1.5×10-4 K，但是预示着碳纳米管在超导领域的应用前景。常用矢量Ch表示碳纳米管上原子排列的方向，其中Ch = na1 + ma2，记为（n，m）。其中a1和a2分别表示两个基矢，（n，m）与碳纳米管的导电性能密切相关。对于一个给定（n，m）的纳米管，如果有2n + m = 3q（q为整数），则这个方向上表现出金属性，是良好的导体，否则表现为半导体。对于n = m的方向，碳纳米管表现出良好的导电性，电导率通常可达铜的1万倍。紧束缚模型得到的碳纳米管能带结构，分别对应（10，10）CNT armchair金属性，（10，2）CNT半导体性和（6，0）CNT zigzag金属性传热碳纳米管具有良好的传热性能，CNTs具有非常大的长径比，因而其沿着长度方向的热交换性能很高，相对的其垂直方向的热交换性能较低，通过合适的取向，碳纳米管可以合成高各向异性的热传导材料。另外，碳纳米管有着较高的热导率，只要在复合材料中掺杂微量的碳纳米管,该复合材料的热导率将会可能得到很大的改善。光学碳纳米管的独特结构使其具有不同于常规材料的光学性能，是目前基础研究的重要课题。Smallery等研究了经表面活性剂SDS (sodium dodecyl sulfate)分散的单壁碳纳米管的光谱性质，观察到了半导体碳纳米管的荧光光谱。实践证明,通过物理或化学修饰的方法不仅可以改善碳纳米管的表面结构，也可能影响到碳纳米管的光学性质。李兆明等在AIPO4-5中制备出直径为0.4 nm的单壁碳纳米管，并研究了其光致发光性质,研究表明,发光谱呈较宽的线形、发光效率为1%~5%。Izard等研究发现碳纳米管对nm至us级激光具有限幅作用。碳纳米管优异的光学性能使其在发光与显示材料、宽带限幅材料等方面具有潜在的应用前景。 [3]制备播报编辑常用的碳纳米管制备方法主要有：电弧放电法、激光烧蚀法、化学气相沉积法（碳氢气体热解法）、固相热解法、辉光放电法、气体燃烧法以及聚合反应合成法等。电弧放电法碳纳米管制备电弧放电法是生产碳纳米管的主要方法。1991年日本物理学家饭岛澄男就是从电弧放电法生产的碳纤维中首次发现碳纳米管的。电弧放电法的具体过程是：将石墨电极置于充满氦气或氩气的反应容器中，在两极之间激发出电弧，此时温度可以达到4000度左右。在这种条件下，石墨会蒸发，生成的产物有富勒烯（C60）、无定型碳和单壁或多壁的碳纳米管。通过控制催化剂和容器中的氢气含量，可以调节几种产物的相对产量。使用这一方法制备碳纳米管技术上比较简单，但是生成的碳纳米管与C60等产物混杂在一起，很难得到纯度较高的碳纳米管，并且得到的往往都是多层碳纳米管，而实际研究中人们往往需要的是单层的碳纳米管。此外该方法反应消耗能量太大。有些研究人员发现，如果采用熔融的氯化锂作为阳极，可以有效地降低反应中消耗的能量，产物纯化也比较容易。发展出了化学气相沉积法，或称为碳氢气体热解法，在一定程度上克服了电弧放电法的缺陷。这种方法是让气态烃通过附着有催化剂微粒的模板，在800~1200度的条件下，气态烃可以分解生成碳纳米管。这种方法突出的优点是残余反应物为气体，可以离开反应体系，得到纯度比较高的碳纳米管，同时温度亦不需要很高，相对而言节省了能量。但是制得的碳纳米管管径不整齐，形状不规则，并且在制备过程中必须要用到催化剂。这种方法的主要研究方向是希望通过控制模板上催化剂的排列方式来控制生成的碳纳米管的结构，已经取得了一定进展。激光烧蚀法激光烧蚀法的具体过程是：在一长条石英管中间放置一根金属催化剂/石墨混合的石墨靶，该管则置于加热炉内。当炉温升至一定温度时，将惰性气体冲入管内，并将一束激光聚焦于石墨靶上。在激光照射下生成气态碳，这些气态碳和催化剂粒子被气流从高温区带向低温区时，在催化剂的作用下生长成CNTs。固相热解法固相热解法是令常规含碳亚稳固体在高温下热解生长碳纳米管的新方法，这种方法过程比较稳定，不需要催化剂，并且是原位生长。但受到原料的限制，生产不能规模化和连续化。离子或激光溅射法离子或激光溅射法的原理就是某一温度下利用等离子体或激光照射含催化剂的石墨靶，所形成的气态碳和催化剂颗粒被气流从高温区带向低温区，在催化剂的作用下生长成碳纳米管。其一般工艺过程为在1200℃的电阻炉中，由激光来蒸发石墨靶，流动的氨气使产物沉积到水冷铜收集器上，这种方法易于连续生产，但产率低，且由于设备原因，生产规模得到了限制。聚合反应合成在碳纳米管制备方法中，聚合反应合成法一般指利用模板复制扩增的方法。碳纳米管的一般制备过程与有机合成反映类似，其副反应复杂多样，很难保证同一炉碳纳米管均为扶手椅式纳米管或锯齿形纳米管。科学家发现，在强酸、超声波作用下，碳纳米管可以先断裂为几段，再在一定纳米尺度催化剂颗粒作用下增殖延伸，而延伸后所得的碳纳米管与模板的卷曲方式相同。于是科学家设想，如果通过这种类似于DNA扩增的方式对碳纳米管进行增殖，那么只需找到少量的扶手椅式纳米管或锯齿形纳米管，便可在短时间内复制、扩增出数量几百万倍于模板数量的、同类型的碳纳米管。这可能会成为制备高纯度碳纳米管的新方式。催化裂解法催化裂解法是在600~1000℃的温度及催化剂的作用下，使含碳气体原料（如一氧化碳、甲烷、乙烯、丙烯和苯等）分解来制备碳纳米管的一种方法。此方法在较高温度下使含碳化合物裂解为碳原子，碳原子在过渡金属-催化剂作用下，附着在催化剂微粒表面上形成为碳纳米管。催化裂解法中所使用的催化剂活性组分多为第八族过渡金属或其合金，少量加入Cu、Zn、Mg等可调节活性金属能量状态，改变其化学吸附与分解含碳气体的能力。催化剂前体对形成金属单质的活性有影响，金属氧化物、硫化物、碳化物及有机金属化合物也被使用过。健康影响播报编辑对人的不利影响眼睛接触：可能引起眼睛不适 。皮肤接触：2012年并不完全了解纳米粒子从皮肤渗透是否会对人体会造成不良影响。然而，局部应用原料单壁碳纳米管到裸鼠体内已经证明造成皮肤过敏。在使用体外培养的人皮肤细胞进行实验时显示，这两个单壁碳纳米管和多壁碳纳米管可以进入细胞，造成亲释放，炎性细胞因子，氧化应激，降低细胞生存能力。空气吸入：可能导致肺癌的形成，尘肺，肉芽肿或间皮瘤。食入：会刺激肠道，相关实验不足。对水生生物的不利影响2012年8月24日，美国密苏里大学和美国地质勘探局共同完成的研究显示，碳纳米管对某些水生生物是有毒的。碳纳米管并不纯是碳，用于其生产过程中的镍、铬和其他金属会残留下来成为杂质。这些残留的金属和碳纳米管能减缓某些种类水生生物的生长率甚至导致死亡。密苏里大学邓宝林教授表示，在碳纳米管未来发展前景问题上，必须慎重和有准备地进行权衡。人们还没有充分了解其对环境和人类健康的影响，应防止它作为大规模生产材料进入环境中。 [4]应用前景播报编辑碳纳米管可以制成透明导电的薄膜，用以代替ITO（氧化铟锡）作为触摸屏的材料。先前的技术中，科学家利用粉状的碳纳米管配成溶液，直接涂布在PET或玻璃衬底上，但是这样的技术至今没有进入量产阶段；目前可成功量产的是利用超顺排碳纳米管技术；该技术是从一超顺排碳纳米管阵列中直接抽出薄膜，铺在衬底上做成透明导电膜，就像从棉条中抽出纱线一样。该技术的核心－超顺排碳纳米管阵列是由北京清华-富士康纳米中心于2002年率先发现的新材料。 [5]碳纳米管触摸屏首次于2007~2008年间成功被开发出，并由天津富纳源创公司于2011年产业化，至今已有多款智慧型手机上使用碳纳米管材料制成的触摸屏。与现有的氧化铟锡（ITO）触摸屏不同之处在于:氧化铟锡含有稀有金属“铟”，碳纳米管触摸屏的原料是甲烷、乙烯、乙炔等碳氢气体，不受稀有矿产资源的限制；其次，铺膜方法做出的碳纳米管膜具有导电异向性，就像天然内置的图形，不需要光刻、蚀刻和水洗的制程，节省大量水电的使用，较为环保节能。工程师更开发出利用碳纳米管导电异向性的定位技术，仅用一层碳纳米管薄膜即可判断触摸点的X、Y座标；碳纳米管触摸屏还具有柔性、抗干扰、防水、耐敲击与刮擦等特性，可以制做出曲面的触摸屏，具有高度的潜力可应用于穿戴式装置、智慧家俱等产品。 [4]据物理学家组织网、英国广播公司2013年9月26日报道，美国斯坦福大学的工程师在新一代电子设备领域取得突破性进展，首次采用碳纳米管建造出计算机原型，比基于硅芯片模式的计算机更小、更快且更节能。 [6]瑞士洛桑联邦理工学院电气工程学院主任乔瓦尼·德·米凯利教授（Giovanni De Micheli）强调了这一世界性成就的两个关键技术贡献：首先，将基于碳纳米管电路的制造过程落实到位。其次，建立了一个简单而有效的电路，表明使用碳纳米管计算是可行的。氢气被很多人视为未来的清洁能源。但是氢气本身密度低，压缩成液体储存又十分不方便。碳纳米管自身重量轻，具有中空的结构，可以作为储存氢气的优良容器，储存的氢气密度甚至比液态或固态氢气的密度还高。适当加热，氢气就可以慢慢释放出来。研究人员正在试图用碳纳米管制作轻便的可携带式的储氢容器。在碳纳米管的内部可以填充金属、氧化物等物质，这样碳纳米管可以作为模具，首先用金属等物质灌满碳纳米管，再把碳层腐蚀掉，就可以制备出最细的纳米尺度的导线，或者全新的一维材料，在未来的分子电子学器件或纳米电子学器件中得到应用。有些碳纳米管本身还可以作为纳米尺度的导线。这样利用碳纳米管或者相关技术制备的微型导线可以置于硅芯片上，用来生产更加复杂的电路。利用碳纳米管的性质可以制作出很多性能优异的复合材料。例如用碳纳米管材料增强的塑料力学性能优良、导电性好、耐腐蚀、屏蔽无线电波。使用水泥做基体的碳纳米管复合材料耐冲击性好、防静电、耐磨损、稳定性高，不易对环境造成影响。碳纳米管增强陶瓷复合材料强度高，抗冲击性能好。碳纳米管上由于存在五元环的缺陷，增强了反应活性，在高温和其他物质存在的条件下，碳纳米管容易在端面处打开，形成一个管子，极易被金属浸润、和金属形成金属基复合材料。这样的材料强度高、模量高、耐高温、热膨胀系数小、抵抗热变性能强。碳纳米管还给物理学家提供了研究毛细现象机理最细的毛细管，给化学家提供了进行纳米化学反应最细的试管。碳纳米管上极小的微粒可以引起碳纳米管在电流中的摆动频率发生变化，利用这一点，1999年，巴西和美国科学家发明了精度在10-17 kg精度的“纳米秤”，能够称量单个病毒的质量。随后德国科学家研制出能称量单个原子的“纳米秤”。碳纳米管分散剂介绍和使用建议播报编辑以无锡巨旺塑化材料有限公司的碳纳米管及碳纳米管分散剂为例研究和实际使用经验如下：一、碳纳米管分散技术三要素二、分散剂用量推荐三、碳纳米管水分散剂（TNWDIS）概述四、超声波分散设备使用建议及分散实例五、研磨分散设备使用建议碳纳米管分散技术三要素分散介质、分散剂和分散设备1、分散介质（1）根据粘度不同，分散介质分为高粘度、中粘度和低粘度三种。在低粘度介质中，如水和有机溶剂，碳纳米管易于分散。中粘度介质如液态环氧树脂、液态硅橡胶等，高粘度介质如熔融态的塑料。（2）此处介绍的碳纳米管分散技术，针对中、低粘度分散介质。2、分散剂（1）分散剂的选择，与分散介质的结构、极性、溶度参数等密切相关。（2）分散剂的用量，与碳纳米管比表面积和共价键修饰的功能基团有关。（3）水性介质中，推荐使用TNWDIS。强极性有机溶剂中，如醇、DMF、NMP，推荐使用TNADIS。中等极性有机溶剂如酯类、液态环氧树脂、液态硅橡胶，推荐使用TNEDIS。3、分散设备（1）超声波分散设备：非常适合实验室规模、低粘度介质分散碳纳米管，用于中、高粘度介质时会受到限制。（2）研磨分散设备：适合大规模地分散碳纳米管、中粘度介质分散碳纳米管。（3）采用“先研磨分散、后超声波分散”组合方法，可以高效、稳定地分散碳纳米管分散剂用量推荐1、碳纳米管比表面积与分散剂用量我们试剂级碳纳米管分为单壁管（外径<2 nm）和多壁管。多壁管根据外径不同，分为TNM1（外径50 nm）。随着外径的增加，碳纳米管的比表面积减小TNWDIS推荐用量：单壁管重量的3.5倍，TNM1重量的1.0倍，TNM8重量的0.2倍。其余用量参考调整2、碳纳米管功能化与分散剂用量功能化后的碳纳米管，更容易在水中分散。通常，碳纳米管羧基功能化后，分散剂的用量可以减少50%。TNWDIS推荐用量：羧基化单壁管重量的1.5-1.8倍，羧基化TNM1重量的0.5倍，羧基化TNM8重量的0.1倍。3、对于TNADIS，TNM8的推荐用量是重量的0.2倍。对于TNEDIS，TNM8 的推荐用量是重量的0.8倍。其余碳纳米管分散剂用量可以参照调整碳纳米管水分散剂（TNWDIS）概述1、不含烷基酚聚氧乙烯醚 （APEO）的非离子表面活性剂，生态环保。欧洲国家自1976年起陆续制定了法规限制生产和使用APEO。2、含有芳香基团，特别适合制备碳纳米管水分散液。芳香基团与碳纳米管管壁亲和性好，易于吸附在管壁。3、性能指标活性物质含量：90%水 分 含 量：10%浊 点：68-70℃碳纳米管水分散剂（TNWDIS）结构文献报道分散CNTs常用的三种表面活性剂超声波分散设备使用建议1、超声波粉碎机（tip型）和超声波清洗机（bath型）都可以用于碳纳米管分散2、超声波粉碎机发出的超声波能量密度高（能量集中于变幅杆上而不是一个平面上）、频率低，更适合碳纳米管的分散。根据碳纳米管分散液的量，选择合适的超声波粉碎机功率和变幅杆直径3、在水介质中，超声波的空化作用会使TNWDIS产生少量泡沫，泡沫会影响超声效果，可以选择静置或加入消泡剂，消除泡沫粘度高的介质不适合选择超声波设备分散，建议选择研磨分散设备超声波粉碎机制备分散液实例1、目标：制备100 g多壁碳纳米管TNM8水分散液，碳纳米管含量2%。2、主要设备（1）Scientz-ⅡD型超声波细胞粉碎机(国产) 。所用超声变幅杆为Φ6，输出功率选择为60%，超声开时间为3 s，超声关时间也为3 s，超声总时间设置为5 min（2）SC-3614型低速离心机 (国产)（3）HCT-1微机差热天平（国产）操作步骤1、将0.40 g分散剂TNWDIS 溶解于97.60 g去离子水中。室温下TNWDIS 溶解度小，可用水浴加热辅助其溶解，但使用温度不可超过其浊点温度。2、加入2.00 g碳纳米管，搅拌，使碳纳米管被分散剂水溶液完全润湿，而不是漂浮在水面上。3、开始超声。超声过程中，分散液会发热、起泡，因此建议超声5 min后，可将分散液取出静置于冰水中冷却、消泡，再继续超声。4、分散程度观察。用玻璃棒沾取少量分散液滴加至清水中，观察稀释状态。分散好的碳纳米管，犹如一滴墨水落入水中，在水中迅速均匀扩散开，而未分散好的碳纳米管，在水中会有黑色颗粒出现。累计超声总时间为30 min。（即5 min×6次）5、超声结束后，将分散液离心沉降，去除未分散开的团聚粒子。离心速率为2000 r/min，离心时间为30 min。 经过离心，分散液可以稳定放置半年以上6、离心结束后，将上层液体过300目滤布，得到最终的碳纳米管分散液。烘干下层沉淀至恒重，记为G2。对沉淀进行热重分析，定义450℃时的热失重率f（%）为沉淀中分散剂含量7、分散液中碳纳米管的实际含量（%）=2.00-（1-f）× G2研磨分散设备使用建议1. 制备1-2升碳纳米管水分散液，可以选用实验室分散砂磨机，砂磨介质可以选用1.0-1.2 mm的硅酸锆珠或氧化锆珠2.制备10-20升碳纳米管分散液，可以选用小型的篮式砂磨机。砂磨介质选用设备允许的直径较小的硅酸锆珠或氧化锆珠3.水介质砂磨过程中，需要添加消泡剂来减少泡沫对分散效果的影响4.对中等粘度的分散介质，如液态环氧树脂，砂磨机不能带动介质有效运动，可以选择锥形磨或三辊机来研磨分散发展史播报编辑在1991年日本NEC公司基础研究实验室的电子显微镜专家饭岛（Lijima）在高分辨透射电子显微镜下检验石墨电弧设备中产生的球状碳分子时，意外发现了由管状的同轴纳米管组成的碳分子，这就是现在被称作的“Carbon nanotube”，即碳纳米管，又名巴基管。1993年，S. Lijima等和D. S. Bethune等同时报道了采用电弧法，在石墨电极中添加一定的催化剂，可以得到仅仅具有一层管壁的碳纳米管，即单壁碳纳米管产物。能否控制单壁碳纳米管的生长？近二十余年来一直困扰着碳纳米管研究领域的科学家们，能否找到控制方法也成为碳纳米管应用的瓶颈。日前，这道世界性难题被北京大学李彦教授研究团队攻克，该团队在全球首次提出单壁碳纳米管生长规律的控制方法，研究成果已于2014年6月26日发表在国际权威学术期刊《自然》杂志上。 [7]2021年12月，来自中国、日本、俄罗斯和澳大利亚的科学家组成的国际研究小组在《科学》杂志撰文指出，他们历时5年，使用一种插入电子显微镜的独特工具，制造出了一种超微型晶体管，其宽度仅为人类头发丝宽度的1/25000。在这项新研究中，科学家们首先朝一个碳纳米管同时施加力和低电压，加热它直到外层管壳分离，留下单层纳米管，从而制造出这种微型晶体管。研究人员解释称，热量和应变改变了纳米管的“手性”，这意味着结合在一起形成纳米管壁单原子层的碳原子被重新排列，结果让碳纳米管“变身”为晶体管。 [8]潜在的环境风险播报编辑碳纳米管由于其巨大的表面积和表面疏水性，对共存污染物尤其是有机污染物具有很强的吸附能力。碳纳米管对污染物的吸附不仅会改变污染物的环境行为，也会影响自身的环境行为。因此，由于工程上的大量应用而导致广泛存在于环境中的碳纳米管的环境风险应当被关注。新手上路成长任务编辑入门编辑规则本人编辑我有疑问内容质疑在线客服官方贴吧意见反馈投诉建议举报不良信息未通过词条申诉投诉侵权信息封禁查询与解封©2024 Baidu 使用百度前必读 | 百科协议 | 隐私政策 | 百度百科合作平台 | 京ICP证030173号 京公网安备110000020000百度知道 - 信息提示
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力扣 字符串 常用函数总结 cnt [ ch-‘a‘ ]++ 位运算 string转int ，char 转int_vector cnt(26);-CSDN博客
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力扣 字符串 常用函数总结 cnt [ ch-‘a‘ ]++ 位运算 string转int ，char 转int
爱抖腿的小松鼠
已于 2022-07-22 22:09:18 修改
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于 2022-06-19 21:16:52 首次发布
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string s;
char ch=s[0];
vector
1.验证字符串是否为空，求字符串长度
s.empty();
s.length();
s.size();
2.
isalnum(ch) //检测一个字符是否是字母或者十进制数字。
isalpha(ch) //仅仅检测一个字符是否是字母
isdigit(ch) //仅仅检测一个字符是否是十进制数字
tolower(ch)//把字母字符转换成小写，非字母字符不做出处理
islower(ch);//判断是否为小写字母
isupper(ch);//判断是否为大写字母
5.判断字符是否为空字符
isspace();//返回布尔型变量
6.交换字符串数组的元素
swap(s1[i],s1[n-i-1]);
7.翻转字符串
reverse(s.begin()+i,s.begin()+a);
8.插入和删除字符串中的元素
s1.insert(pos,s2);//在字符串s1的第pos个位置前 插入字符串s2
s1.insert(pos,s2,begin,end);//在字符串s1的第pos个位置后面 插入字符串s2的从begin开始到end的前一个字符结束的子串
s1.insert(pos,n,c)//在字符串s1的第pos个位置前 插入n个字符c
s.erase(pos)//删除字符串s从第pos个字符开始之后所有的字符（包括第pos个）
s.erase(pos,n)//删除字符串s从第pos个字符开始的n个字符
9.append 函数添加元素，非常的好用！！
str1.append(str2)//在字符串str1后添加字符串str2，用函数append实现。
str1.append("abcdefg")//可以使用字符串变量，也可以直接使用字符串。
str1.append("abcdefg").append("abcdefg").append("abcdefg")//字符串后，还可以用append函数，添加多个字符串。
str1.append(str2,2,2)//用append函数，添加字符串中的指定字符。第二个字符后面的连个字符 比如：good morning ---> goodrn
str1.append(6,"!")//使用append函数，还可以输入指定数量的字符。 添加六个感叹号
10.字符串的拼接
string ans;
for (int i = 0; i < 10; ++i) {
ans += char(i + '0');
}
11.查找函数
string str1="abefcdgcdfghcd";
int pos=str1.find("cd"); //pos = 4;
12.截取字符串函数，左闭右开
const string tmp = pattern.substr(0, 5);
if(s.find(s[i])==s.rfind(s[i]))return i; //find()正向查找元素，rfind()逆向查找元素，返回元素得下标
1. cnt [ ch-‘a’ ]++ 遍历找出字符串的每个字符的重复的个数！
string s = "abcccfg";
vector
for (char ch : s) {
cnt[ch - 'a']++;
//cnt[ch - 'a']++;
}
for (int i = 0; i < cnt.size(); i++)
{
cout << cnt[i] ;
}
2. 字符串也可以加减乘除
将字符串s中每个字符的ASCII码的值求和，得到A1; 对字符串t同样的方法得到A2。两者的差值 A1- A2。即代表了被添加的字符。
string s = "abcde";
string t = "abcfde";
int as = 0, at = 0;
for (char ch : s) {
as += ch;
}
for (char ch : t) {
at += ch;
}
cout << char(102) < cout << char(at-as) << endl; 3 位运算 位运算找出多出来的那个字符 任何数是和0的异或结果都是原来的数任何数和其自身做异或运算，结果都是0异或运算满足交换律和结合律 4.字符转整数，string转int ，char 转int string temp = "2359"; //temp = "2359"; char x1 = temp[0] - '0'; // x1=2 将字符串的第一个字符转换成整数 cout << "char x1不加上1 " << x1 << endl; //这样直接打印没有？？？？？？？？？？？？ cout << "char x1加上1 " << x1 + 1 << endl;//加上计算，就可以显示？？？？？？？ int x2 = temp[0] - '0'; cout << "int x1不加上1 " << x2 << endl; //有 cout << "int x1加上1 " << x2 + 1 << endl;//有 int x3 = atoi(temp.c_str()); // x3=2359 atoi是转换char为int的函数，temp.c_str()功能见下面 cout << "atoi下的x3 " << x3 << endl; cout << "测试 atoi 和 c_str()" << endl; const char* s = "1234"; string str("5678"); int intS = atoi(s); //可以的，atoi将字符串换成数字 //int intStr = atoi(str); //此写法会报错，需先将string转成char* int intStr = atoi(str.c_str()); //很明显，c_str()函数就是将string转换成const char * 类型的函数 cout << "char* 转int: " << intS << endl; cout << "string 转int: " << intStr << endl; 5 char转int，int转char char c = '0'; int i1 = c; // 48 int i2 = c - 0; // 48 int i3 = c - '0'; // 0 int i4 = c + '0'; // 96 int i = 5; char c1 = i; // 越界 char c2 = i - 0; // 越界 char c3 = i - '0'; // 越界 char c4 = i + '0'; // 5 //大于9的数字怎么转换 int num =45; auto x1= 45 % 10 + '0'; // x1 = 5 num /=10; // num=4; auto x2= 45 % 10 + '0'; // x2 = 4 关注博主即可阅读全文 优惠劵 爱抖腿的小松鼠 关注 关注 23 点赞 踩 67 收藏 觉得还不错? 一键收藏 知道了 0 评论 力扣 字符串 常用函数总结 cnt [ ch-‘a‘ ]++ 位运算 string转int ，char 转int string s; char ch=s[0]; 1.验证字符串是否为空 s.empty() 2. isalnum(ch) //检测一个字符是否是字母或者十进制数字。 isalpha(ch) //仅仅检测一个字符是否是字母 isdigit(ch) //仅仅检测一个字符是否是十进制数字 3. tolower(ch)//把字母字符转换成小写，非字母字符不做出处理 4. islower(ch);//判断是否为小写字母 isupper(ch);//判断是否为大写字母 5.. 复制链接 扫一扫 专栏目录 最大公共字符串leetcode-LeetCode:每日力扣 07-01 最大公共字符串leetcode 力码 每日力扣 210428 输入：nums = [1,1,0,1,1,1] 输出：3 解释：前两位或后三位是连续的 1。 连续 1 的最大数量为 3。 示例 2： 输入：nums = [1,0,1,1,0,1] 输出：2 约束： 1 <= nums.length <= 105 nums[i] 是 0 或 1。 class Solution { public: int findMaxConsecutiveOnes(vector nums) { int maxNumOfConsecutiveOnes = 0; int currentNumOfConsecutiveOnes = 0; for(const auto& num : nums) { if(num == 1) { currentNumOfConsecutiveOnes++; if(currentNumOfConsecutiveOnes > maxNumOfConsecutiveOnes) { maxNumOfConsecutiveOnes = currentNumOfConsecutiv 力扣43——字符串相乘（模拟） lllzzzhhh2589的记录 02-22 181 解题思路 num2的每位都乘num1，从头到尾依次乘十再相加（字符串操作就是末位添0再字符串模拟加法） 代码 class Solution { public: string plus(string s1, string s2) { int n1 = s1.size(), n2 = s2.size(); string ans = ""; int add = 0; for(int i = 0; i < max(n1, n2); i+. 参与评论 您还未登录，请先 登录 后发表或查看评论 第二十六节 java学习 Vector类 语帆的专栏 11-26 327 Vector类
vector 类似于一个数组，但是数组相比在使用上有两个有点。
1》使用的时候无需声明上限，随着元素的增加，vector的长度也会自动增加。
2》vector提供额外的方法来增加，删除元素，比数组操作高效。
vector类有三个构造函数，分别如下：
public vector（）；
该方法创建一个空的vector类。
public vector （int initia python leetcode 字符串相乘实例详解 12-25 给定两个以字符串形式表示的非负整数 num1 和 num2 ，返回 num1 和 num2 的乘积，它们的乘积也表示为字符串形式。 示例 1: 输入: num1 = "2", num2 = "3" 输出: “6” 示例 2: 输入: num1 = "123", num2 = "456" 输出: “56088” 说明： num1 和 num2 的长度小于110。 num1 和 num2 只包含数字 0-9 。 num1 和 num2 均不以零开头，除非是数字 0 本身。 不能使用任何标准库的大数类型（比如 BigInteger）或直接将输入转换为整数来处理。 字符串相关 miracleon的博客 08-29 227 两个字符串包含的字母是否完全相同 力扣242 由于本题的字符串只包含 26 个小写字符，因此可以使用长度为 26 的整型数组对字符串出现的字符进行统计，不再使用 HashMap。 class Solution { public boolean isAnagram(String s, String t) { int[] num = new int[26]; for (char c : s.toCharArray()) { num[c - 'a'] Leetcode389找不同 没有笔记本用了 04-18 245 题目详情 方法1：转换为数组 将字符串存放到数组中，将t数组减去s数组的元素，得到的就是想要值 python代码的实现 class Solution: def findTheDifference(self, s: str, t: str) -> str: s_list = list(s) t_list = list(t) for i in s_list: t_list.remove(i) .. C++中++cnt1[s1[i]-‘a‘]的意思 m0_53529441的博客 02-16 3236 两个字符串 s1 和 s2 ，写一个函数来判断 s2 是否包含 s1 的排列。如果是，返回 true ；否则，返回 false 。 for循环的特殊格式 Andilez的博客 08-04 608 其中cnt是新建的动态大小数组的顺序容器名，cnt[c - 'a'] ++，用来统计字符个数。关于auto的原理是根据后面元素的值，来推测自己前面的类型是什么。一种字符串遍历新的格式，直接引用原字符串进行。逻辑上会再复制一个字符串再进行遍历操作的。关于在做LeetCode新手村。时发现的for的另一种格式。直接引用原字符串进行。... 解决力扣字符串相加和相乘问题 qq_54469537的博客 06-28 214 力扣 字符串相乘相加问题解决思路以及完整代码 周赛补题 qq_62660119的博客 06-21 67 补题打卡 程序员面试金典 – 面试题 08.05. 递归乘法（位运算） 12-21 写一个递归函数，不使用 * 运算符， 实现两个正整数的相乘。 可以使用加号、减号、位移，但要吝啬一些。 示例1: 输入：A = 1, B = 10 输出：10 示例2: 输入：A = 3, B = 4 输出：12 提示: 保证乘法范围不会溢出... 【力扣刷题】数组-链表-哈希-双指针 06-21 【力扣刷题】数组-链表-哈希-双指针 剑指Offer – 面试题38. 字符串的排列（全排列，排序，回溯+剪枝） 12-23 输入一个字符串，打印出该字符串中字符的所有排列。 你可以以任意顺序返回这个字符串数组，但里面不能有重复元素。 示例: 输入：s = "abc" 输出：["abc","acb","bac","bca","cab","cba"] 限制： 1 <= s 的长度 &... 力扣精选算法100道——排序数组（分治快排） m0_74438843的博客 02-29 708 了解题意本题的题意很简单，就是将nums数组排成升序即可。算法原理本题和颜色分类那个题目很相似，就是从小到大排序。只不过不同的是，这次不是取nums[i]和左右指针相比较了，本题用的是key关键字，而关键字是随机的，不是特定的哪个值。依旧利用的是三种判断思路。分治快排思想，每次key进行划分， leetcode — 动态规划 — 打家劫舍、完全平方数 m0_67281369的博客 02-28 480 动态规划 ——打家劫舍、完全平方数 【leetcode】破解闯关密码 模板字符串 manerzi的博客 02-28 444 【leetcode】破解闯关密码 模板字符串 LeetCode206题：反转链表（python3） 最新发布 Zachos的博客 03-03 265 【代码】LeetCode206题：反转链表（python3） leetcode 3.反转链表； huajiahhhh的博客 02-27 462 可以将整个逆置链表看作将第一个结点和后面全部结点两个部分；只要将后面结点指向前面结点并且前面结点置空即可。要求返回结点，就 ListNode* reverseList(ListNode* head)；空结点和只有一个结点就不需要直接返回。，请你反转链表，并返回反转后的链表。 力扣hot100题解（python版36-40题） 小橘子的博客 03-01 668 给定一个二叉树的根节点root，返回它的 *中序遍历*。[0, 100] 表：Logs +-------------+---------+ | Column Name | Type | +-------------+---------+ | id | int | | num | varchar | +-------------+---------+ id 是这个表的主键。 编写一个 SQL 查询，查找所有至少连续出现三次的数字。 返回的结果表中的数据可以按 任意顺序 排列。 查询结果格式如下面的例子所示： 示例 1: 输入： Logs 表： +----+-----+ | Id | Num | +----+-----+ | 1 | 1 | | 2 | 1 | | 3 | 1 | | 4 | 2 | | 5 | 1 | | 6 | 2 | | 7 | 2 | +----+-----+ 输出： Result 表： +-----------------+ | ConsecutiveNums | +-----------------+ | 1 | +-----------------+ 解释：1 是唯一连续出现至少三次的数字。 来源：力扣（LeetCode） 链接：https://leetcode.cn/problems/consecutive-numbers 著作权归领扣网络所有。商业转载请联系官方授权，非商业转载请注明出处。 07-22 可以使用如下的SQL查询来解决这个问题： ```sql SELECT DISTINCT Num AS ConsecutiveNums FROM Logs l1 WHERE 3 <= ( SELECT COUNT(*) FROM Logs l2 WHERE l2.Num = l1.Num AND l2.Id >= l1.Id ) ``` 该查询使用子查询来计算每个数字连续出现的次数，并过滤出至少连续出现三次的数字。最后使用DISTINCT关键字来去除重复的结果。 查询结果如下： ``` +-----------------+ | ConsecutiveNums | +-----------------+ | 1 | +-----------------+ ``` 注意：根据题目描述，返回结果表中的数据可以按任意顺序排列。因此，具体的结果排序可能会有所不同。 “相关推荐”对你有帮助么？ 非常没帮助 没帮助 一般 有帮助 非常有帮助 提交 爱抖腿的小松鼠 CSDN认证博客专家 CSDN认证企业博客 码龄11年 南京理工大学 59 原创 4万+ 周排名 49万+ 总排名 8万+ 访问 等级 697 积分 4815 粉丝 86 获赞 16 评论 525 收藏 私信 关注 热门文章 图像处理—霍夫曼编码 18694 图像处理——图像的增强技术 14766 解决 vscode 调试窗口debugger，闪一下就消失的问题 3952 图像处理——图像灰度变换 3640 力扣 字符串 常用函数总结 cnt [ ch-‘a‘ ]++ 位运算 string转int ，char 转int 3485 分类专栏 力扣 13篇 杂知识 3篇 matlab 9篇 C++ 9篇 more efficive c++ 3篇 高光谱图像融合 3篇 数据结构 9篇 深度学习 7篇 光谱检测 1篇 最新评论 图像处理——图像的增强技术 gyf1000: 你好，这篇文章还有下文吗 2021-11-07 matlab 批量读取mat文件并且保存为其他格式的文件 m0_74937386: 看了十几个总算找到一个能用的，太牛了，爱死你了 论文阅读：SSR-NET 2022-04-15 Youngthree: 好滴，谢谢 论文阅读：SSR-NET 2022-04-15 爱抖腿的小松鼠: github嗖SSRNET就有的 论文阅读：SSR-NET 2022-04-15 Youngthree: 有没有后续代码讲解啊？ 您愿意向朋友推荐“博客详情页”吗？ 强烈不推荐 不推荐 一般般 推荐 强烈推荐 提交 最新文章 卷积相关知识 2022.10.6 二叉树相关题目，技巧，套路 解决 vscode 调试窗口debugger，闪一下就消失的问题 2023年1篇 2022年24篇 2021年34篇 目录 目录 分类专栏 力扣 13篇 杂知识 3篇 matlab 9篇 C++ 9篇 more efficive c++ 3篇 高光谱图像融合 3篇 数据结构 9篇 深度学习 7篇 光谱检测 1篇 目录 评论 被折叠的 条评论 为什么被折叠? 到【灌水乐园】发言 查看更多评论 添加红包 祝福语 请填写红包祝福语或标题 红包数量 个 红包个数最小为10个 红包总金额 元 红包金额最低5元 余额支付 当前余额3.43元 前往充值 > 需支付：10.00元 取消 确定 下一步 知道了 成就一亿技术人! 领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则 hope_wisdom 发出的红包 实付元 使用余额支付 点击重新获取 扫码支付 钱包余额 0 抵扣说明： 1.余额是钱包充值的虚拟货币，按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。 2.余额无法直接购买下载，可以购买VIP、付费专栏及课程。 余额充值 cnt在C语言中什么意思？ - 知乎首页知乎知学堂发现等你来答切换模式登录/注册C（编程语言）C 编程C 语言入门C语言函数C语言入门经典（书籍）cnt在C语言中什么意思？关注者5被浏览18,155关注问题写回答邀请回答好问题添加评论分享3 个回答默认排序MelodiCly一般社员 关注源于英文单词count，当需要在程序中计数时为了语义清晰会使用该变量名，当然偷点懒用首字母c做变量名也没事，反正初学阶段程序都很短。目前部分高校c语言课程会混杂c++的内容甚至完全换成c++，由于c++标准库中已存在函数count（位于头文件algorithm），为了避免重名，一般使用缩写，缩写时去掉元音字母，于是得到cnt。编辑于 2020-11-22 17:20赞同 22 条评论分享收藏喜欢收起截码JM软件工程师 关注一般用作变量名，代表count的意思，数量发布于 2020-11-22 12:23赞同添加评论分享收藏喜欢收起 央视网_世界就在眼前 “坚定信心、真抓实干，把各方面的干劲带起来”——习近平总书记参加江苏代表团审议侧记 习近平总书记重要讲话在江苏广大干部群众中引发热烈反响 | 因地制宜，向“新”而行 | 新质生产力成为今年经济工作重中之重 习近平看望参加政协会议的民革科技界环境资源界委员 中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平6日下午看望了参加全国政协十四届二次会议的民革、科技界、环境资源界委员，并参加联组会，听取意见和建议。 央视快评 | 建言资政凝聚共识 助力中国式现代化建设 广大政协委员要更加紧密地团结在以习近平同志为核心的中共中央周围，坚持党的领导、统一战线、协商民主有机结合，发挥人民政协独特优势，提高自身素质和履职能力，不断开创新时代政协工作和多党合作事业新局面，形成海内外中华儿女心往一处想、劲往一处使的强大合力，助力中国式现代化建设。 习近平参加江苏代表团审议 中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平5日下午在参加他所在的十四届全国人大二次会议江苏代表团审议时强调，要牢牢把握高质量发展这个首要任务，因地制宜发展新质生产力。 热解读｜在江苏团，总书记给出发展新质生产力“方法论” “新质生产力”是总书记谈到的重要关键词。总书记指出，“各地要坚持从实际出发，先立后破、因地制宜、分类指导”，“积极促进产业高端化、智能化、绿色化”。 十四届全国人大二次会议在京开幕 第十四届全国人民代表大会第二次会议5日上午在北京人民大会堂开幕。近3000名全国人大代表肩负人民重托出席大会，履行宪法和法律赋予的神圣职责。 1/ 独家视频丨习近平向全国各族各界妇女致以节日祝贺和美好祝福 外交主题记者会展望2024中国外交 | 高质量共建“一带一路” | 中俄关系 | 中美关系 全国政协十四届二次会议举行第二次全体会议 委员进行大会发言 两会你我他为何政府工作报告中“汽车”频频出现？ | 您有意向买新能源车吗？ | @你聊一聊 事事有回应，件件有回音！他们是政府和代表委员的“直通车” 委员通道舒勇：打造新时代的国家文化符号 | 张海华：让东北成为全面振兴的热土 我从基层来梁云英：发展茶产业 促进大别山区乡村全面振兴 世界看两会新发展、新机遇 中国为世界经济注入“春天的力量” 读懂政府工作报告中的“加减法” 联播+ 央视快评 因地制宜发展新质生产力 冯远：老旧小区改造要有“面子”也要有“里子” 你好，代表 你好，委员 吴希明：未来出行打“飞的” 低空经济不止于此 “繁花”盛开 民营企业活力如何激发？ AI数“读”两会 新闻观察：深挖增量“以旧换新”孕育大机遇 聚焦两会 两会关键词“新质生产力”，院士是怎么理解的？ ToSun记者团 如何全方位培养用好人才？关于教育代表们这样说 两会同期声 全国政协委员冯远征：做时代留得住的作品 两会微访谈 时政 新闻 评论 视频 财经 体育 教育 熊猫 直播中国 4K CCTV.直播 中 无障碍 人民领袖习近平 联播+ 中国领导人 央视快评 习式妙语 热解读 天天学习 直播 片库 栏目大全 节目单 听音 微视频 主持人 繁体 海外频道 iPanda English Монгол 地方 乡村振兴 生态环境 一带一路 央博 文旅 健康 乐龄 阅读 数智 5G 产业+ 网展 央视网选 网页 网页 视频 热搜榜 下次自动登录 忘记密码 登录 立即注册 使用合作网站账号登录 总台春晚网络春晚共产党员网精品动画秧纪录纪录片网国家大剧院大型活动 新闻国内国际评论经济军事科技法治文娱人物公益图片 人民领袖习近平联播+热解读天天学习习式妙语央视快评央视网评光华锐评新闻+ 视频小央视频小央直播直播中国熊猫频道VR/AR4K专区全景新闻 现场前线比划快看蓝海中国新兵请入列人生第一次人生第二次 体育直播竞猜卡塔尔亚洲杯CBANBA中超国足国际足球网球综合体育 VIP会员CCTV奥林匹克频道生活体育大会体育江湖文化体育冰雪道路足球道路 财经教育乡村振兴生态环境一带一路央博文旅海洋健康时尚乐龄阅读汽车数智5G产业+ 大国智造大国展会大国保险云顶对话云起超级工厂智敬中国全民健康颜选攻略天气才艺网上展馆央视网选 CCTV.节目官网直播节目单栏目片库收视榜总台企业白名单 关闭视频 中国吸引力×义乌，卖向全宇宙 2023年我国财政运行总体平稳 有力促进经济运行向好 新质生产力锻造记：脑机接口何时人机合一 让“养老”变“享老” “银发经济”大有可为 央视财经评论丨金融服务如何点“实”成金？ 【新闻特写】海拔5373米 盛开在生命禁区的“格桑花” 走到生活的每一个角落 发现每个人都了不起 从“Sora”的横空出世看人工智能 【CBA】赵继伟10助攻率6人上双 辽宁轻取吉林 春天里的中国｜雨霁云海缥缈处 群峰掩翠竞峥嵘 要闻 《习近平谈治国理政》第一卷保加利亚文版正式出版发行 联播+共谱中国式现代化新篇章 央视快评大力推动我国新能源高质量发展 今年前两个月我国外贸实现“开门红” 截至2024年2月末 我国外汇储备规模为32258亿美元 人社部：去年全国人社政务服务“跨省通办”超16亿笔 两部门：鼓励对涉残疾人案件优先立案、审判、执行 以公正司法引领社会新风尚 最高检发布6起典型案例 中国对瑞士等6国试行免签政策 春运期间新能源汽车高速公路充电量同比增长近七成 我国电信企业首获卫星通信业务国际电信码号资源打击肉类掺假 两项动物源性成分检测国际标准获通过 微短剧火爆 各大平台用户数持续增长 北京市人社局提示：暂未开放个人申领第三代社保卡天津武清区辟谣“河道清淤挖出金子”：未发现文物 男孩被卡四楼防盗网 消防员成功救下 社会新闻 迁徙高峰期 大天鹅结队“练飞” 社会新闻 美联储“褐皮书”显示美国通胀压力仍普遍存在 国际新闻 韩国国产水果价格刷新32年来单月最高涨幅 国际新闻 多国谴责以批准犹太人定居点新住房计划 高利率、物价上涨……德智库下调德国经济增长预期 韩国100家大型医院已有超九成共11219名医生离岗 巴西登革热病例数不断攀升 疫苗接种计划面临挑战国际移民组织：2023年全球超8500人在移民途中死亡 热点专题
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Song教授的总体思路可以用“暴力美学”来形容，就是不断的将聚合物溶液切开-再分层，类似细胞的裂变过程。他们首先将PAN和CNT/PAN两股聚合物溶液导入特殊设计的分层器中，沿水平方向溶液被切成两股，然后这两股物料再沿垂直方向分层。于是，一个分层器就能把两股原料转换为四层，他们用了八个分层器就制备出了512层的光纤，层间距为170 nm。这种简单粗暴的方法在将溶液分散为纳米厚度的同时就成功解决了CNT的分散问题，而且随着层间面积的增加，剪切应力随之提高，很容易实现CNT在纳米尺度上的取向。这样制备出来的纤维不仅结构优美，性能也显著提高：与传统方法制备的CNT/PAN纤维相比，分层纤维的模量增加了27.4％，强度增加了22.2％，与纯PAN纤维相比，模量增加了46.4％，而强度增加了39.5％。层数越多CNT的分散质量越好图1. 多层纤维结构表征。在这种纤维制备方法中，薄层厚度和层间粘度匹配是关键因素。研究者发现零切粘度随着层数的增加而显著增加，从8层的46.43增加到了128层的68.70 Pa·s，而不分层的PAN/CNT溶液的粘度仅为49.33 Pa·s，粘度的增加可能是由于PAN和CNT/PAN层之间界面不光滑所致。在显微镜下，8、32、256、512层纤维的层间距分别为9、3.5、0.37和0.17 μm，1024层结构的层间距不明显，是由于3D打印的分层器分辨率不够高所致。8、32、256、512层纤维中CNT聚集体的尺寸分别为6.9、5.6、5.1、4.2 µm2，当增加到1024层时，CNT尺寸反而增加到了6.9 µm2。说明512层的纤维结构中CNT的分散效果最好。层数越多纤维强度越好图2. 纤维机械性能。与纯PAN纤维相比，当加入0.5%的CNT后，不分层的PAN/CNT纤维的极限拉伸强度和杨氏模量分别增加了12.3％和12.9％。随后，研究者又对比了不同层数的PAN/CNT纤维的力学性能，发现当层数在16、32和64层时，纤维的力学性能比8层的略有增加，当层数达到128层后，纤维杨氏模量和极限拉伸强度增加明显，并在512层时达到最高的19.3和689 MPa。通过构建这种纳米级PAN和PAN/CNT交替结构的纤维，与PAN纤维相比，512层纤维的模量和强度增加了46.4％和39.5％。即使是与不分层的PAN/CNT纤维相比，模量和强度也提高了27.4％和22.2％。强韧平衡一直是材料研究者追求的目标，纯PAN纤维的韧性和强度分别为26.67 MJ·m-3和494.41 MPa。随着复合纤维层数的增加，512层纤维的韧性和强度分别达到了36.37 MJ·m-3和689.54 MPa，增加了39.5％和36.4％，这与CNT良好的分散状态密不可分。层数越多性能越好的原因图3. 动态力学分析。为了研究层数越多性能越好的原因，研究者从层间剪切和CNT取向两方面进行了研究。他们首先对纤维进行了动态力学分析以研究层间相互作用。发现室温下复合纤维的损耗角正切tan(δ)c值随着层数的增加呈下降趋势，512层纤维的值最低，这是其高弹性的原因，说明聚合物链的活动受到了限制。而512层纤维界面处的损耗角正切tan(δ)in值最大，说明CNT与PAN链段之间的界面能量耗散高，这是由于PAN/CNT与PAN层之间的界面积大，当温度超过PAN的Tg时，PAN和CNT/PAN之间粘弹行为的差异使得聚合物链伸长，从而导致在每层界面处产生强的剪切应力，所以界面能耗高。图4. 偏振拉曼光谱分析。界面剪切往往能导致CNT的取向。随后，研究者采用偏振拉曼光谱研究了CNT的取向排列。当拉曼光束垂直于纤维方向入射时，由于偏振效应，出现了“VV”型的图案，随着光束-纤维间非取向角的减小，“VV”强度增强，并在平行于纤维方向上峰强最大。当入射光与纤维平行时，CNT/PAN层边缘的信号强度比中间要高，说明在这一位置CNT沿着纤维轴向方向形成了更好的取向，这是由于随着层数的增多、层间面积的增大，剪切应力更大导致CNT的取向排列。在512层纤维中，I0°/I90°比值达到了3.57，远高于不分层混合纤维的2.56，也说明了CNT沿轴向取向程度越高。小结：为了解决CNT在聚合物中分散相差、取向度不高的难题，研究者提出了一种干喷-湿纺、强制自组装的复合纤维制备方法，以一种简单粗暴的方式制备出了高度取向的PAN和PAN/CNT纳米层级结构纤维。当采用八个分层器时，制备出了512层的纤维，层间距为170 nm，实现了CNT在聚合物中的纳米分散，利用层间显著提高的剪切应力实现了CNT在界面处的取向。与传统方法制备的CNT/PAN纤维相比，纤维的强度和韧性显著提高。原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202009311来源：高分子科学前沿声明：仅代表作者个人观点，作者水平有限，如有不科学之处，请在下方留言指正！投稿模板：单篇报道：上海交通大学周涵、范同祥《PNAS》：薄膜一贴，从此降温不用电！系统报道：加拿大最年轻的两院院士陈忠伟团队能源领域成果集锦历史进展：经典回顾| 聚集诱导发光的开山之作：一篇《CC》，开启中国人引领世界新领域！发布于 2021-02-25 00:12自然科学聚合物物理学赞同 1添加评论分享喜欢收藏申请 2021年全球及中国碳纳米管（CNT）行业现状分析，动力电池进一步推动行业发展「图」 - 知乎首发于产业分析切换模式写文章登录/注册2021年全球及中国碳纳米管（CNT）行业现状分析，动力电池进一步推动行业发展「图」华经产业研究院-华经情报网已认证账号一、碳纳米管综述碳纳米管又称巴基管，英文简称CNT，是由单层或多层的石墨烯层围绕中心轴按一定的螺旋角卷曲而成一维量子材料。其最早在1991年由饭岛澄男发现。碳纳米管的长径比、碳纯度作为影响导电性的两个核心指标，直接决定了碳纳米管的产品性能，碳纳米管管径越细，长度越长，导电性能越好。CNT具有突出的多方面性能：1）力学性能：具有极高的弹性和韧性，杨氏模量是钢的近6倍、抗拉强度是钢的100倍，也是目前自然界中比强度最高的材料。2）电学性能：导电性显著优于石墨烯、炭黑等材料，且管径越细、长度越长，导电性越好。3）导热性能：极高的导热率，室温下导热率是金刚石的2倍。轴向导热性能优、径向导热较差，可合成各向异性的导热材料。4）化学稳定性：具有耐酸性、耐碱性，在高分子复合材料中添加碳纳米管可以提高材料本身的阻酸抗氧化性能。5）嵌锂性能优异：碳纳米管的中空管腔、管与管之间的间隙、管壁中层与层之间的空隙及管结构中的各种缺陷，为锂离子提供了丰富的存储空间和运输通道。部分碳材料导电性能对比（单位：Ω）资料来源：天奈科技招股说明书，华经产业研究院整理在商业用途中，碳纳米管根据石墨烯层数差异可以分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。单壁碳纳米管优势体现为：1）结构简单、化学性质稳定：多壁碳纳米管形成过程中层与层之间容易成为陷阱中心而捕获各种缺陷，而单壁碳纳米管结构简单、均匀一致性好，且缺陷少、化学性质稳定。2）添加量少、导电性优：由于单壁碳纳米管长度-直径比较高，其能够在极低添加量下形成三维导电网络。同时，单壁碳纳米管有一层碳原子，并根据空间的螺旋特性可表现出金属或半导体性能。此外，其强大的碳碳键使得其能够有更高的载流量，电流密度能够高于铜等金属1000倍以上。3）弹性好、机械性能高：单壁碳纳米管具有更强的柔韧性，能够更好的弯曲、扭曲或扭结，其弹性模量和抗拉强度显著优于多壁碳纳米管。4）导热性好：单壁碳纳米管的单位质量导热系数高于多壁碳纳米管，同时二者都能够承受750℃以上的高温。5）制成品颜色多样：多壁碳纳米管通过提高添加量来改善机械性能和导电性，这会影响产品表面质量和颜色，如其只能生产黑色材料。由于单壁碳纳米管添加量普遍在0.01-0.1%，因而能够生产任何颜色以及透明导电材料。单壁碳纳米管与多壁碳纳米管对比资料来源：公开资料整理CNT主要制备方法为化学气相沉积法（CVD），该方法是目前业界最主流的制备方法。其是将烃类或含碳氧化物引入到含有催化剂的高温管式炉中，通过催化裂解方式制备碳纳米管，关键环节是碳纳米管在催化剂表面进行生长的过程。具体的反应过程包括碳源化合物在催化剂表面分解，碳原子通过表面扩散或者体相扩散进入催化剂内部，最后碳纳米管从催化剂颗粒中析出。该方法操作简单、成本低、过程可控性强。碳纳米管生产工艺资料来源：公开资料整理二、碳纳米管产业链从碳纳米管产业链来看，产业链上游是石油化工行业，主要原材料是丙烯、液氮；中游碳纳米管生产包括导电浆料和导电母粒；下游碳纳米管导电浆料主要应用于锂电池服务新能源汽车产业和3C数码产业，碳纳米管填充导电塑料主要应用于服务电力基础设施、半导体产业等。碳纳米管产业链资料来源：天奈科技招股说明书，华经产业研究院整理根据天奈科技2020年成本构成情况，碳纳米管浆料的原材料成本占比高达70%，原材料主要为NMP、丙烯、分散剂、液氮等，其中NMP占比高达89%。2020年碳纳米管成本及原材料成本结构资料来源：天奈科技公告，华经产业研究院整理相关报告：华经产业研究院发布的《2022-2027年中国碳纳米管行业市场运行现状及投资战略研究报告》三、碳纳米管行业现状分析1、全球市场从市场需求量情况来看，全球碳纳米管粉体/浆料市场需求持续提升。据GGII数据，2021年全球碳纳米管粉体需求量为0.4万吨，碳纳米管浆料需求量为9万吨。预计到2025年全球市场需求量将分别达到2.4万吨/59万吨。2019-2025年全球碳纳米管市场需求量情况资料来源：GGII，华经产业研究院整理从市场规模来看，2021年全球碳纳米管粉体市场规模为9亿元，碳纳米管浆料市场规模为35亿元。预计2025年市场规模将分别达到60/224亿元。2019-2025年全球碳纳米管市场规模情况资料来源：GGII，华经产业研究院整理从下游需求结构来看，目前，商业化且大规模应用的领域主要集中于锂电池导电剂和导电塑料。据测算，目前超过75%的需求来自锂电池导电剂领域。2021年碳纳米管下游需求结构占比情况资料来源：GGII，华经产业研究院整理下游锂电池市场主要包括磷酸铁锂电池和三元电池。从全球磷酸铁锂市场来看，CNT能够全方位提高磷酸铁锂电池性能，特别是增强正极和集流体表面导电性，减少电子在电极局部的极化，加快电子迁移，改善倍率性能。磷酸铁锂电池添加的CNT导电剂比例更高，伴随磷酸铁锂装机占比提升，CNT出货有望快速增长。据GGII数据，2021年全球磷酸铁锂电池碳纳米管浆料需求量为5万吨，市场规模达到18亿元。2019-2025年全球磷酸铁锂碳纳米管浆料市场现状资料来源：GGII，华经产业研究院整理从全球三元电池市场来看，2021年全球三元电池碳纳米管浆料需求量为3.2万吨，市场规模达到13亿元。2019-2025年全球三元电池碳纳米管浆料市场现状资料来源：GGII，华经产业研究院整理从全球碳纳米管粉体市场来看，2021年全球单臂碳纳米管粉体需求量为11吨，市场规模为1.1亿元。2019-2025年全球单臂碳纳米管粉体市场现状资料来源：GGII，华经产业研究院整理2、中国市场从给国内市场来看，在高能量密度锂电需求的带动下，碳纳米管导电浆料出货量将保持高增长趋势，到2025年有望突破32万吨。根据GGII，2021年我国碳纳米管导电浆料出货量为7.8万吨，同比增长62.5%，2016-2021年出货量年复合增长率为41%。预计未来五年中国碳纳米管导电浆料市场销量将保持高增长的趋势，到2025年，中国碳纳米管导电浆料出货量将突破32万吨。2016-2025年中国碳纳米管导电浆料出货量及增速资料来源：GGII，华经产业研究院整理从国内导电剂结构情况来看，2021年中国新型导电剂浆料市场总规模达到9.8万吨，同比2020年增长61.5%；其中碳纳米管导电浆料市场规模为7.8万吨，占比79.6%。而在动力电池导电剂结构中，由于炭黑价格便宜，市场应用目前最为广泛，碳纳米管占比为27%。2021年中国动力电池导电剂占比情况资料来源：GGII，华经产业研究院整理四、碳纳米管行业竞争格局分析1、市场集中度从市场集中度情况来看，碳纳米管行业2018-2020年，CR3/CR5分别从68.0%/87.7%提升至75.7%/89.1%，行业持续集中。横向对比来看，碳纳米管行业集中度显著高于四大锂电主材环节。2020年中国锂电材料行业CR3和CR5集中度资料来源：GGII，华经产业研究院整理从碳纳米管行业竞争格局来看，天奈科技在碳纳米管行业地位稳固。根据GGII数据，2021年国内碳纳米管导电浆体行业中天奈科技出货量多年蝉联第一，市占率达到43.4%，主要是供应高端锂电池市场，与20年32.3%市场份额相比，占比大幅提高，；位居第二的集越纳米2020年市占率为23.8%下降至2021年的15.3%；卡博特位居第三，2021年市场占比为20%，大幅下降。海外企业中卡博特收购三顺纳米切入该领域，LG化学依托自身化工优势自研。2020-2021年中国碳纳米管导电浆料市场竞争格局资料来源：GGII，华经产业研究院整理2、设备及专利情况碳纳米管生产中主要使用的设备有超高温炉、碳化反应器、石墨化炉、砂磨机等。碳纳米管体积密度小、比表面积大，生产中易出现缠绕，连续化生产难度高。行业内企业普遍会对流化床反应器、纯化和分散设备进行改造、甚至自主设计，以此提高生产效率和连续性。从碳纳米管及其设备专利情况来看，截止2022年1月底天奈科技共拥有59项碳纳米管相关专利，其中设备改进相关专利为33项，占比达到56%。碳纳米管企业专利数量及其设备专利占比资料来源：天奈科技公告，华经产业研究院整理3、重点企业介绍目前碳纳米管导电浆料生产企业主要集中在国内，国外则主要掌握性价比更高的炭黑类导电剂，但由于碳纳米管导电性能优异以及成本性价比提速，国外企业也开始加速布局CNT。具体企业介绍概览情况如下：碳纳米管主要生产企业情况资料来源：公司公开报告，华经产业研究院整理五、碳纳米管行业未来发展趋势1、动力电池市场快速增长，成为导电剂市场增长的主要驱动力据工信部数据，2021年中国锂电池市场受动力电池以及储能电池需求增长带动，出货量达到327GWh，同比增长129.7%。其中，储能电池出货48GWh，同比增长196%；动力锂电池出货量为226GWh，同比增长183%。2021年全球新能源汽车销量再创新高，达到675万辆，同比增长108%。其中，中国新能源汽车市场持续突破，产销同比增长160%以上，销量达352万辆。2021年中国新能源汽车渗透率为13.4%，增长超预期，预计将继续保持快速增长态势。预计2022年，中国动力锂电池出货量将达到450GWh，从而带动上游材料的应用需求。2016-2022年中国动力锂电池出货量及增速情况资料来源：工信部，华经产业研究院整理2、动力电池领域对大倍率充放电需求提升，带动导电剂应用增多受益于动力电池快充等性能升级需求，带动整个锂电材料体系的升级要求，例如高镍、三元和硅碳负极的普及使用，未来以CNT为代表的新型导电剂性价比和渗透率将逐步提升。中国电力企业联合会表示，大功率充电技术目标是近期满足10分钟至15分钟实现充电80%，未来功率将达到900kW。缩减充电时间是电动产品提升便捷性的必要因素,是动力和数码电池领域未来发展方向，目前数码电池倍率性能达到1.5C，动力电池倍率性能达到4-5C，倍率性能的提升推动碳纳米管导电剂用量的提升。3、电池向高镍化发展以及硅碳使用量的提升，碳纳米管导电剂渗透率提高2021年中国动力电池市场仍以炭黑为主，以碳纳米管为代表的新型导电剂市场份额快速提升，头部动力电池企业在碳纳米管产品应用领域渗透率正在快速提升。据高工产研锂电研究所GGII预计，到2025年，碳纳米管导电浆料在动力电池领域占比将达61%，碳纳米管导电浆料渗透率提升，主要受动力电池高镍化以及硅碳使用量提升带动，加之市场对快充技术的推广与应用的加快，进一步有助于提升碳纳米管产品的使用。2025年中国动力电池导电剂占比情况资料来源：GGII，华经产业研究院整理华经情报网隶属于华经产业研究院，专注大中华区产业经济情报及研究，目前主要提供的产品和服务包括传统及新兴行业研究、商业计划书、可行性研究、市场调研、专题报告、定制报告等。涵盖文化体育、物流旅游、健康养老、生物医药、能源化工、装备制造、汽车电子、农林牧渔等领域，还深入研究智慧城市、智慧生活、智慧制造、新能源、新材料、新消费、新金融、人工智能、“互联网+”等新兴领域。发布于 2022-05-17 09:31动力电池碳纳米管电池赞同 1添加评论分享喜欢收藏申请转载文章被以下专栏收录产业分析降低投资风险与经营成本，为企业商业决 Page restricted | ScienceDirect Your Browser is out of date. 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央视网_世界就在眼前
>《AFM》： “暴力美学”完美解决CNT在聚合物中的分散和取向难题，一根纤维中实现了512层CNT的精确排列 - 知乎
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