碳納米管陣列
碳納米管是新型納米材料，像草一樣一根一根的是碳納米管（cnt），他們構(gòu)成了茂密的草叢，即碳納米管陣列。
碳納米管的制備方法不同，會(huì)使CNT宏觀體中單根及不同CNT間的相互作用關(guān)系不同，從而對(duì)后續(xù)的加工處理與應(yīng)用產(chǎn)生極大的影響。一般而言，在無(wú)序堆積的催化劑上生長(zhǎng)的CNT呈現(xiàn)一定團(tuán)聚結(jié)構(gòu)，纏繞嚴(yán)重、呈無(wú)序排列狀態(tài)，使后續(xù)的分散及其他加工過(guò)程變得困難。而在一定條件下, 可使CNT呈現(xiàn)有顯著取向，實(shí)現(xiàn)平行排列，即形成CNT陣列。碳納米管的優(yōu)異性能在很大程度上依賴于其巨大的長(zhǎng)徑比所帶來(lái)的在c軸方向上體現(xiàn)得力學(xué)、光學(xué)、電學(xué)性質(zhì)。在碳納米管陣列中，碳納米管平行排列，取向性較好導(dǎo)致其纏繞程度低而易分散，從而更能發(fā)揮其巨大的長(zhǎng)徑比所引起的各種特性。比如原生的陣列可以直接作為場(chǎng)發(fā)射器件，各向異性導(dǎo)電材料、納米刷、傳感器等諸多功能材料；部分陣列可以抽絲、抽膜，獲得性能極為優(yōu)異的CNT纖維或薄膜；即使破壞陣列中的CNT排列，將其單分散后應(yīng)用于導(dǎo)電、導(dǎo)熱、增強(qiáng)復(fù)合材料領(lǐng)域，仍然具有比團(tuán)聚的CNT更為優(yōu)異的性能；另外，CNT陣列應(yīng)用于超強(qiáng)、超韌、導(dǎo)熱材料等方面的進(jìn)展具有潛在的、極大的工程意義。
在獲得一定規(guī)模陣列后，人們對(duì)碳納米管的陣列應(yīng)用開(kāi)展了很多開(kāi)拓性的工作。由于陣列中，碳納米管具有較好的取向、較長(zhǎng)的長(zhǎng)徑比、三維規(guī)整排列結(jié)構(gòu)，其本身就可以直接加工成很多功能器件。部分陣列具有可紡性，可以獲得具有優(yōu)異性能的碳納米管薄膜和碳納米管絲。即使將陣列分散，若仍能夠保持極大的長(zhǎng)徑比，在應(yīng)用方面也具有很大優(yōu)勢(shì)，對(duì)于一個(gè)材料的廣泛應(yīng)用以及工業(yè)化，尤其是碳納米管陣列在復(fù)合材料的優(yōu)異性能，對(duì)碳納米管陣列的低成本、批量化制備提出了極大的需求。
最初的碳納米管陣列的制備方法是采用某些后處理方法，例如聚合物切片、拉伸；電場(chǎng)、磁場(chǎng)、化學(xué)鍵合輔助取向；用氣體或者液體流動(dòng)剪切,對(duì)無(wú)序的碳納米管進(jìn)行取向。相比通過(guò)生長(zhǎng)控制碳納米管的取向，這些后處理方法通常工藝復(fù)雜，難于大批量大規(guī)模制備，而且往往會(huì)引入其他介質(zhì)輔助，不易得到純度極高的碳納米管陣列。因此，通過(guò)直接生長(zhǎng)獲得碳納米管陣列成為碳納米管陣列制備的主流方法。碳納米管的制備方法可以分為包括石墨電弧法，激光蒸發(fā)法和化學(xué)氣相沉積法三大種，其中化學(xué)氣相沉積方法由于在反應(yīng)條件溫和、成本低、可控性好等方面體現(xiàn)出眾多的優(yōu)勢(shì)而成為主流。
