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C60
C60的发现
在C60被发现之前,人们只知道以单质形式存在的碳的同素异形体有:金刚石、石墨和无定形碳。 1960年以来,就有人猜测过中空形碳素分子存在的可能性。1980年英国Sussex大学的微波光谱学家Kroto教授通过研究星际云团和红巨炭星气团光谱中所见长链聚乙炔信号的契机,巧合地通过美国Rice大学的Curl与该校的Smalley共同合作,利用Smalley所创制的激光气化超声束流仪进行了相应的探索性研究,1985年, Kroto等以联合装置中的质谱仪进行分析,首次发现了质谱中存在着一批相应于偶数碳原子的分子的峰,导致了C60的发现。
C60的结构与命名
C60的结构研究表明,C60是一个直径为1nm,由12个五元环和20个六元环组成的球形32面体。
C60的形状如足球的集束碳原子结构,就像美国未来派建筑学家Buckminser Fuller那充满灵性穹顶设计的绝妙翻版,于是C60的到了巴氏球的美称,。
随着C60研究的不断深入,至今大约有十几种制备C60的方法,主要有下列几种
C60的性质
1. C60的物理性质:
由于C60晶体结构上的特点,±,熔点大于700℃.它具有偶数个碳原子,对称性好,结构稳定,易溶于CS2、苯、甲苯及烷烃等非极性有机溶剂中;在脂肪烃中,C60的溶解度随溶剂碳原子数的增加而增大.
C60的应用
由于C60特殊的结构和性质,C60在超导、磁性、光学、催化、材料及生物等方面表现出优异的性能,得到广泛的应用。特别是1990年以来Kratschmer和Huffman等人制备出克量级的C60,使C60的应用研究更加全面、活跃。
碳纳米管
碳纳米管的构成,与石墨和C60分子的构成都有相近之处。碳纳米管的壁,可以包含多层碳原子层,也可包含一层碳原子层,这时人们分别称它们为多层碳纳米管或单层碳纳米管。碳纳米管的直径为几个纳米到几十个纳米。也就是说,起码要10多万根纳米管“捆在一起”,才相当于人类一根头发的粗细。
碳纳米管具有中空的结构,可以作为“储存”氢气的容器。被其储存起来的氢气密度,甚至比液体或固态氢气的密度还高。适当加热,这些氢气可以慢慢地被释放出来。这样一种储存密度高,自身比重轻的储存装置正是当前人们梦寐以求的材料。
碳纳米管的结构
碳纳米管的另一个神奇性质,是它的抗拉强度和韧性在目前所有的材料中是最高的。如果把它添加到普通的金属和塑料中,用这种复合材料织成线,做成运动防护品,比如足球运动员的护腿,那绿茵场上就不会伤情不断了。
Yeah!! 不怕受伤了
导电性
1990年科学家首次观察到C60材料的超导性,并发现掺杂一些钾金属等物质能够使其超导临界温度有所提高。但是目前碳60的超导临界温度还比较低, 要提高它还有待进一步的研究.
碳纤维
碳纤维是一种纤维状碳材料。它是一种强度比钢的大、密度比铝的小、比不锈钢还耐腐蚀、比耐热钢还耐高温、又能像铜那样导电,具有许多宝贵的电学、热学和力学性能的新型材料。
碳纤维的应用