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富勒烯的（介绍，应用）
Release Time：2021-06-08富勒烯的介绍
富勒烯是碳分子的一种形式，既不是石墨也不是金刚石。它们由数十个碳原子的球形、椭圆形或圆柱形排列组成。富勒烯以理查德·巴克明斯特·富勒 (Richard Buckminster Fuller) 的名字命名，他是一位以设计外观类似于球形富勒烯的测地圆顶而闻名的建筑师。球形富勒烯看起来像一个足球，通常被称为“巴基球”，而圆柱形富勒烯被称为“巴基管”或“纳米管”。富勒烯于 1985 年 9 月在莱斯大学的激光 光谱实验中意外地被发现。 1996 年诺贝尔化学奖授予小罗伯特·F·柯尔教授、理查德·E·斯莫利和哈罗德·W·克罗托爵士，以表彰他们的发现. 富勒烯分子由 60、70 或更多碳原子组成，这与金刚石和石墨不同，后者是更常见的碳形式。
富勒烯仅以少量天然存在，但已经提出了多种生产它们的技术。现代技术使用苯火焰来生产富勒烯。其他技术包括石墨棒的汽化和乙醇蒸气的催化化学气相沉积。富勒烯家族的碳分子具有一系列独特的性质。富勒烯纳米管的抗拉强度大约是高强度钢合金的 20 倍，密度是铝的一半。 碳纳米管显示出超导特性，并且已经合成了长达 4 厘米的单个纳米管。许多公司都在为商业应用开发纳米管，包括计算机存储器、电线和材料科学。有一天，纳米管可以用来制造传统光刻技术无法实现的未来计算机。纳米管一直是围绕新兴“纳米技术”领域的热门话题。该协会有时具有误导性；当物理学家Richard Feynman 最初提议构建在分子水平上组装产品的制造系统（“分子纳米技术”）时，他谈论的是微型、高效的机器系统，而不是使用宏观尺度化学技术制造富勒烯等奇异纳米材料. 完全由富勒烯建造的小型工厂符合分子纳米技术的要求，但富勒烯本身则不然。这是一些喜欢使用“纳米技术”一词的学者、风险投资家和技术专家经常忽视的关键区别。
富勒烯的应用
1.太阳能电池
基于聚合物的有机光伏电池可能是寻找一种经济且轻便的太阳能转换介质的答案。这些太阳能电池的工作原理是将电子从受光照射时会被激发的材料（称为供体）转移。这个处于激发态的电子被受体分子吸收，然后进一步转移到电极。富勒烯由于其高电子亲和力和转移这些电子的能力，是极好的受体。这些有机光伏电池是富勒烯和聚合物的复合物，称为本体异质结。苯基-C61-丁酸甲酯 (PCBM) 是有机太阳能电池中常用的受体。它通常与聚合物聚噻吩 (P3HT) 一起用作电子供体。
2.防护眼镜
富勒烯具有光学限制特性，这是指其降低入射光的透射率的能力。因此，这些分子可用作光学限制器，可用于防护眼镜和传感器。这种光学限制器将只允许低于特定阈值的光通过，并将传输的光保持在恒定水平，远低于可能对眼睛或传感器造成损害的强度。
3.氢气储存
富勒烯独一无二的分子结构使它们能够很容易地氢化和脱氢。富勒烯中的碳环与 C=C 双键共轭。在氢化时，这些键很容易断裂，产生 CC 单键和 CH 键。当加热这些富勒烯氢化物时，CH 键很容易断裂，返回富勒烯。这是因为与 CC 相比，CH 的结合强度较低。一个富勒烯分子最多可容纳 36 个氢原子。随着氢含量的增加，氢化富勒烯的颜色从黑色变为棕色、红色、橙色，最后变为黄色。这些分子有望提供比目前使用的更好、更安全、更高效的储氢设备。
4.硬化剂
富勒烯可以成为开发具有更高拉伸强度的相对轻质金属的未来，而不会严重影响金属的延展性。这可归因于碳的 sp2 杂化导致的小尺寸和高反应性。这使得能够通过富勒烯和金属的相互作用来分散强化金属基体。添加富勒烯后，已观察到轻质 Ti-24.5AI-17N 合金的硬度增加了 30%。富勒烯在结构上与钻石非常相似。最近，阿贡国家实验室和 MER 公司已经证明了富勒烯可以通过微小的原子重排转化为钻石。这些富勒烯可用作各种电子设备所需的金刚石薄膜的替代品。目前，正在研究富勒烯在传感器中的潜在用途以及分子导体的开发。或许，这些分子目前最大的实际应用可能是在化妆品行业。由于合成这些分子的成本，它们在其他行业的使用可能会受到限制。然而，随着对这些分子的积极研究，我们有望很快开发出一种具有成本效益的合成分子的方法。
