碳纳米管和多壁碳纳米管在性能上的相似之处和不同点如下:
相似之处:
力学性能:具有超高的抗拉强度、良好的柔韧性和弹性。碳纳米管的抗拉强度是钢的100倍,弹性模量是钢的5倍,而密度只有钢的1/6。多壁碳纳米管的弹性应变为5%,最高可达12%,约为钢的60倍,具有极好的韧性和可弯曲性。
电学性能:具有良好的电学性能,电导率高,随着管径的减少表现出更好的导电性能。多壁碳纳米管的载流能力高达109A/cm2,比导电良好的铜高出1000倍。
热学性能:具有较高的热导率,可以快速传递热能,可用于制备高效的热导材料和散热器等。
化学稳定性:具有化学稳定性,可作为催化剂或催化剂载体。
不同之处:
结构:碳纳米管是由单层石墨卷成,管径为1-6nm,具有很高的长径比,是结构完美的单分子材料。多壁碳纳米管可看作由多个不同直径的单壁碳纳米管同轴套构而成,层间距均为0.34nm。
管径:碳纳米管管径一般在1-6nm,多壁碳纳米管管径大多大于5nm,可高达数百纳米。
缺陷:多壁碳纳米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,碳纳米管直径大小的分布范围小,缺陷少,具有更高的均匀一致性。
生产方法:碳纳米管的制备方法主要有电弧放电法、催化裂解法、激光蒸发法。多壁碳纳米管主要采用化学气相沉积法,该方法是含碳源的气体(或蒸气)流经催化剂表面时分解,生成碳纳米管。
应用领域:碳纳米管主要用于制备碳纳米合成材料、电化学器件、场发射显示装置、碳纳米管场效应晶体管、超级电容器、信息写入与输出探头等。多壁碳纳米管主要用于电子器件、能量存储和转换、催化剂支持材料、复合材料增强剂等。