奈米碳管

1. 奈米碳管 奈米三甲 49914002蘇育儒 49914062陳泓庚

2. 奈米碳管 • 奈米碳管的性質可以製作出很多性能優異的複合材料。例如用奈米碳管材料增強的塑料力學性能優良、導電性好、耐腐蝕、屏蔽無線電波。使用水泥做基體的奈米碳管複合材料耐衝擊性好、防靜電、耐磨損、穩定性高，不易對環境造成影響。奈米碳管增強陶瓷複合材料強度高，抗衝擊性能好。奈米碳管上由於存在五元環的缺陷，增強了反應活性，在高溫和其他物質存在的條件下，奈米碳管容易在端面處打開，形成一個管子，極易被金屬浸潤、和金屬形成金屬基複合材料。

3. 奈米碳管新製法 奈米碳管新製法日本JFCC(精密陶瓷中心)與東海Carbon公司共同開發奈米碳管的新製法。而且已經確認可以量產的是能使半導體性能大幅提昇的「鋸齒」型奈米碳管。利用新製法製造的奈米碳管，其直徑為3nm、長度為1μm程度的奈米管束；所使用的材料為碳化矽。在接近真空狀態下照射雷射，加熱至1600℃左右，在材料的表面形成薄薄的奈米管層。經過加熱方法及空氣濃度的改良，成功精製出均質的奈米管。

4. 奈米碳管各種製程 • 1.電弧放電法（Arc-discharge） • 2.雷射氣化法（Laser ablation method） • 3.化學氣相沉積法（Chemical vapor deposition） • 4.太陽能法（Solar energy method） • 5.微波輔助化學氣相沉積法（MPE-CVD Method） • 其中化學氣相沉積法可分為利用加熱或使用電漿的方式來合成奈米碳管

5. 奈米碳管各種製程優缺點比較

6. 奈米碳管與傳統材料的機械強度比較 奈米碳管有很強的抗撓曲能力，可承受很大的反覆彎曲之力量而不斷裂，亦可承受高的電流強度且熱傳導能力極佳在室溫下約6,000W/m-Km，約為鑽石的兩倍。真空下熱穩定性可達2,800℃，大氣下亦可達750℃。但因製作成本高，產率少且純化不易故價值非常昂貴。

7. 奈米碳管的應用 • 第一台以奈米碳管做成螢幕的電視，它不但省電、成本低，而且很薄，厚度僅數公釐。奈米碳管彈性極高，電傳導性高，強度比鋼絲強上百倍，但重量卻輕，兼具金屬與半導體的性質，可用於平面顯示器、電晶體或電子元件上。 • 像在螢幕製作上面 , 有一種叫做場效平面顯示器 , 也是利用奈米碳管陣列產生電子光源而運作的顯示器，在衣服部分 , 有人研究奈米碳管與纖維混合 , 製作質輕保軟的衣服還有利用奈米碳管 , 製作奈米線, 運用於電子訊號傳播研究奈米碳管也有用於散熱技術運用 , 因為奈米碳管導電性與導熱性極佳 , 可以用於電子設備散熱的應用

8. 場發射顯示器（FED） 奈米碳管優異的電子場發射特性使其在冷場發射源上的應用上具有相當的潛能，場發射顯示器的特點在於反應時間迅速、寬廣的視角、工作溫度範圍大、且具有陰極射線管的色彩，有別於傳統陰極射線管（CRT）因電子發射源體積龐大而顯得笨重，場發射顯示器則是以數百萬根的奈米碳管做為電子發射源直接平鋪在螢幕下方，因此每個畫素（Pixel）皆有個別專屬的電子槍，故螢幕可做的像TFT-LCD一樣薄，但目前因無法在低溫下（< 500℃）基板上長成奈米碳管，而限制其平面顯示器上的應用，大面積成長碳管與使用壽命等問題即須等待克服。

10. 場發射顯示器﹙FED， Field Emission Display﹚是藉由背面基板的陰極放電，放出電子到前板的螢光層上激發螢光體發光。顯示器的特性有自發光式薄型顯示器，消費電力較低，高亮度，廣視角，反應速度快﹙µsec 等級﹚，動作溫度範圍大﹙-40∼+80°C﹚以及耐環境性等。由於發光原理最近似於CRT﹙Cathode Ray Tube﹚，顯示性能也有接近CRT 所呈現的等級，不過，FED 的開發歷史雖起於1950 年代，至今仍未實用化，目前待解決的問題包括壽命﹙數千小時﹚提昇、可靠度、成本等方面。

12. 電介質 • 電阻層 • 陰極玻璃 • 列金屬 • 發射極陣列 • 單一發射圓錐和閘極洞 • 圓柱金屬 • 調節閘極欄焦距 • 牆 • 磷光劑 • 黑色基體 • 鋁層 • 像素 • 面板玻璃

13. 結論 • 由於奈米碳管的發現，使全世界對碳氫化合物再次掀起一陣狂熱，由於奈米碳管擁有高性能的特性，若能有效的將碳管的特性發揮的淋漓盡致，則奈米碳管在未來用途上將會有無限的可能。全球研究單位正致力於研究如何量產出高純度、性質均一的奈米碳管。 • 碳奈米管是否能成功的應用在材料、化工、顯示器及其相關產業，實需仰仗經濟且純度高、品質穩定的製造合成方法。