均匀电子束辐照诱导多壁碳纳米管非晶化

董小花^1,2，程亮^1,2，陈春彩³，朱贤方^1,2

1. 厦门大学物理系中国-澳大利亚联合功能纳米材料实验室2. 厦门大学九江研究院3. 闽南理工学院土木工程学院大学物理教研室

摘 要：室温下利用已经发展成熟的透射电镜原位观察技术,在均匀电子束辐照下对多壁碳纳米管(MWCNT)的非晶化过程进行研究。实验结果表明,在均匀电子束辐照下MWCNT内、外壁完整的石墨结构开始出现断裂或塌陷,即内层和外层优先开始非晶化,但是内层非晶化的速度明显更快。随着辐照时间的延长,非晶化逐渐由内、外表面向中间推进。同时,内壁断裂或塌陷形成的无定形碳开始向管的内部中空部分填充,而外壁非晶化的碳原子部分被融蒸到真空中。最终,无定形碳填满整个管的内部空间,导致MWCNT完全非晶化。另外,在整个过程中由于非晶化体积膨胀补偿,MWCNT的外径基本保持不变。利用在碳纳米管纳米曲率效应和能量束诱导非热激活效应基础上新发展的碳原子"融蒸"机制,对上述MWCNT的非晶化过程进行了全新、合理的解释。

关键词：多壁碳纳米管;电子束辐照;非晶化;纳米曲率效应;非热激活效应;