富勒烯是什么


富勒烯是什么

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富勒烯是一种具有高强度金属单质 。一般含有4-9个碳原子的结构 。富勒烯结构呈倒三角形结构 。
1.富勒烯是目前发现的具有最高强度的碳单质;
它也是目前发现的最强碳单质,已被美国、德国、法国、日本等国的科学家合成了大量相关化合物 。富勒烯在常温下为无色晶体,具有优异的化学性质和晶体结构 。有研究认为富勒烯具有最高强度、极好的电学特性和抗磁性 。它还具有优良的光学特性:在可见光范围内不发光、可以显示出极强的透射率及波长,适用于光电子学、光学成像等领域 。
2.富勒烯具有四个碳原子的共价键;
碳原子共价键是由两个具有固定位阻的碳原子形成的键,在金属的两个相邻碳原子之间形成一个偶极键 。当原子间的相互距离小于其半径时,可形成双键;当键长较短时,则会形成多键 。以金属富勒烯为例:在金属富勒烯中氢原子与氧原子之间的偶极键长为2.98电子伏,键长2倍的碳键长数即为2电子伏;而碳原子与氧原子之间的偶极键长为3.75电子伏,键长3倍的碳键长数即为3电子伏 。该键与氢键结合使分子中氢原子与氧原子连接紧密;与氧原子之间形成π-π共价键从而形成共价键中所包含的多个键合的骨架结构:键能为1.62 eV (3电子伏),键长为4.52 eV (3电子伏);键合的形状为正方形、长方形、梯形等 。这使得分子中碳原子间相互作用更加稳定和充分,而键合形成的骨架结构也更稳定和具有较强的机械性能和良好的热稳定性等特点 。
3.富勒烯是目前发现的最强金属单质之一;
(1)强度:在真空中的强度与氦相同或稍高于氦 。(2)热稳定性:能在500℃下稳定存在 。(3)离子性质:具有最强的离子相容性和稳定的离子传输能力,对电子具有很好的导电性 。(4)磁导率达到了10×10-9 T/cm2 。
4.富勒烯是最早被发现的具有高度光电子稳定性和低电阻的金属;
自1878年发现以来,已经被用来制备纳米级传感器 。迄今为止,在所有已知量子态中,富勒烯最稳定 。由于其对生物细胞发育和生理过程、生物材料的发展具有重要意义和潜在价值,因此被广泛用于生物、医药、环境、农业等领域中 。
5.富勒烯的机械强度高、导电性能好和高温性能优越 。
【富勒烯是什么】在真空条件下,它们可以自发形成一个非常稳定、具有很高机械强度的新材料,而且能在极低的温度下保持较高的导电性,这使得它们成为理想的导电材料之一 。当富勒烯与其它分子发生键合时,产生的拉曼散射比在10-20μ m/s范围内均表现出良好的吸收特性,这使得富勒烯成为理想的吸波器材料之一 。尽管其吸波系数只有0.07×10-6 W/cm· K,其吸波极限仅为0.08×10-6 W/cm· K;其电导却是电化学吸波器吸波极限的300倍左右(-183 K);其导电性是常规的氮化硅材料导电性的10倍以上;由于富勒烯具有很高的强度、硬度、柔韧性和弹性等特点而深受人们的喜爱!同时它的加工性能也十分优越:其低温加工性能优异、强度大、加工简单,在常温常压下可使用3-5年而无老化现象;而在150℃下可保持1年不氧化变化;在1300℃可保持1年不发生氧化变化;在-290℃可保持约1年不发生氧化变化;因此在高温下可以保持其极高强度并具有优异的热稳定性和抗辐照性能 。


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