碳纳米管光限幅效应的研究进展

摘要：碳纳米管由于具有有特殊的力学性能、电学性能和光学性能，早已成为了研究的热点。现代激光技术的迅速发展使光限幅材料的研究成为迫切的要求。碳纳米管作为富勒烯家族新的一员, 表现出很好的光限幅效应。本文综述了了近年来碳纳米管光学性质的研究进展, 并对今后的研究方向作了展望。

关键词：碳纳米管 光限幅 碳纳米管复合材料

1、前言

碳纳米管由片层结构的石墨卷成的无缝、中空的同轴管体,层与层之间保持一定的距离,约为0. 34 nm ^[1]。由于其特有的力学、电学、光学性质及准一维管状结构,在储氢材料、纳米电子器件场发显示器件复合材料等领域取得应用。[]根据石墨层的数目可分为单壁碳纳米管( single-walled carbon nanotubes , SWNTs) 和多壁碳纳米管( multi-walled carbon nanotubes ,MWNTs) 。随着激光技术的发展，为了保护人不受激光的伤害，光限幅材料成为了研究的热点。L.Viven^[6]等研究发现SWNTs的水悬液对532nm和1064nm的激光有显著的光限幅效应。Chen^[7]等人的研究表明MWNTs在乙醇中的光限幅性能比C₆₀溶液优越。但是SWNTs 和MWNTs 在水中或其它溶剂中形成的悬浮液虽然有较好的光限幅性质,但悬浮液存在着稳定性差并且难于器件化的弱点,于是可溶碳纳米管及其复合物的研究成为研究的主要方向。

2、碳纳米管光限幅性能的研究进展

2.1 单壁碳纳米管光限幅性能的研究

S. R. Mishra^[8]等研究了SWNTs在水、乙醇和乙二醇中形成悬浮液的光限幅行为, 发现不同的溶剂中限幅性能不同。在乙醇中性能较佳, 分析因乙醇具有较低的沸点( 78℃) , 更加容易快速形成微泡, 加快非线性散射过程。L. Vivien ^[6]研究了 SWNTs 在水或表面活性剂中形成悬浮液的光限幅行为。在可见和近红外区域都表现出限幅性,且有较小的限幅阈值和较大的光学密度, 其性能与 C₆₀和碳黑相当甚至更好。SWNTs在 532nm 和 1064nm 都有限幅性,说明其限幅性是宽波段的, 而 C₆₀在 1064nm 没有吸收。