碳納米管場發(fā)射性能的實驗研究.pdf

1、碳納米管是一維空心管狀的碳納米材料，長徑比大，功函數(shù)低，具有優(yōu)異的電學(xué)、熱學(xué)和力學(xué)性能，是很理想的場發(fā)射負(fù)極材料。本文研究了采用不同結(jié)構(gòu)的碳納米材料和不同結(jié)構(gòu)形式電極的場發(fā)射性能，主要包括以下三個方面:首先是碳納米管基于導(dǎo)電玻璃襯底的場發(fā)射性能，其次研究了不同襯底對碳納米管場發(fā)射性能的影響，第三是石墨烯等sp2雜化碳納米材料摻雜的碳納米管場發(fā)射性能。
　　第一章緒論部分，主要介紹了碳納米材料家族的分類和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，重點(diǎn)對碳納米管的結(jié)

2、構(gòu)、性質(zhì)、應(yīng)用和常用的表征方法進(jìn)行闡述。然后介紹了場發(fā)射的理論知識以及碳納米管的場發(fā)射研究現(xiàn)狀。
　　第二章研究了碳納米管基于玻璃襯底的場發(fā)射性能，特別是單壁碳納米管的制備及其場發(fā)射。用乙醇催化的化學(xué)氣相沉積法(chemical vapor deposition，CVD)制備單壁碳納米管，研究氫氣流量、催化劑和乙醇體積對單壁碳納米管生長的影響，并測試用不同氫氣流量和催化劑生長的碳納米管薄膜的場發(fā)射性能;用絲網(wǎng)印刷法比較電弧放電法制

3、備單壁碳納米管和多壁碳納米管的場發(fā)射性能，比較其不同的結(jié)構(gòu)對場發(fā)射性能的影響。
　　第三章主要研究了襯底對場發(fā)射性能的影響。比較了不同直徑和長度的碳納米管在泡沫鎳襯底上的場發(fā)射性能，發(fā)現(xiàn)直徑小長度短的碳納米管場發(fā)射性能更佳。討論了導(dǎo)電玻璃、鎳箔和泡沫鎳三種襯底基于絲網(wǎng)印刷法制備的碳納米管負(fù)極的場發(fā)射性能，研究發(fā)現(xiàn)泡沫鎳襯底對場發(fā)射性能有提高作用;最后建立了一個模型，對泡沫鎳襯底改善場發(fā)射性能的原因進(jìn)行了分析，其原因歸結(jié)為泡沫鎳的導(dǎo)

4、電性和散熱性更好，多孔結(jié)構(gòu)有利于附著更多的碳納米管并且能與碳納米管構(gòu)成多級結(jié)構(gòu)，有效提高場增強(qiáng)因子。
　　第四章研究了sp2類型碳納米材料摻雜對碳納米管的場發(fā)射性能的影響。首先用液相法和直接混合法制備了兩種CNT/graphene復(fù)合材料，研究制備方法對場發(fā)射性能的影響，結(jié)果表明液相法制備的復(fù)合材料由于碳納米管與石墨烯構(gòu)成的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)更牢固而具有更佳的場發(fā)射性能。然后還對碳納米管摻雜石墨烯的場發(fā)射性能的機(jī)理進(jìn)行了模型分析，原因主要?dú)w

5、結(jié)為摻入石墨烯后都有利于的導(dǎo)電性的提高，特別是增強(qiáng)了碳納米管與襯底的接觸;減小了碳納米管負(fù)極薄膜的屏蔽效應(yīng);三種材料與碳納米管構(gòu)成多級結(jié)構(gòu)提高了場增強(qiáng)因子。其次制備了三種比例的CNT/graphene，優(yōu)化參數(shù)，研究石墨烯摻雜比例對場發(fā)射性能的影響。此外還制備了CNT/graphite和CNT/r-graO(reduced graphite oxide)兩種復(fù)合材料，實驗結(jié)果表明這兩種材料摻雜也能提高碳納米管的場發(fā)射性能。
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