1991年日本科學家Iijima對碳納米管的發現，引起了世界各國科學家的研究興趣。目前，可以通過電弧放電法
、化學氣相沉積法
、微波等離子體法等方法製備碳納米管。碳納米管有著廣泛的應用潛能，其中
，短且開口的碳納米管則成為許多科學研究如場發射、納米複合材料、吸收載體、催化劑載體、氣體吸附物等的基礎。
    目前已經研究出多種製備短且開口的碳納米管的方法
，例如
，在C02氣氛中950℃下反應數小時；在02氣氛中700℃下反應幾分鍾；與濃硝酸在140℃共浴數小時
；與聚乙烯醇在250℃下1h左右；還可以通過機械高速球磨的方法使碳納米管的開口。
    本實驗通過低速（轉速為200r/min）球磨機球磨多壁碳納米管，研究了其球磨特性，並分析了其斷裂機製。
1、實驗
1.1實驗藥品及儀器
    Fe(N03)3．9H20，分析純；發煙Al203；HN03
，密度為1.4 g/mL，分析純。  JEM - 100CXⅡ型透射電鏡。Y500型X射線衍射儀CuKa，A=0.154178nm。南京大學儀器廠生產的QM - 1SP2型行星式球磨機。
1.2多壁碳納米管的製備
長多壁碳納米管由催化化學氣相沉積法製得。催化劑是將一定比例的發煙Al203和Fe(N03)3．9H20在瑪瑙研缽中研磨，混合均勻之後加入甲醇溶劑攪拌至膠狀，在180℃下烘幹後研磨。取一定量的催化劑裝於陶瓷舟中，放入石英管內於680℃裂解乙烯氣體製得粗產多壁碳納米管。將粗產多壁碳納米管放入稀硝酸中沸煮th

，以除去催化劑顆粒和無定形炭
，富通新能源銷售球磨機
、雷蒙磨粉機等磨機機械設備。
1.3對純化後的多壁碳納米管進行球磨
    將提純後的長多壁碳納米管粉末和兩個直徑為2 cm的陶瓷球放入不鏽鋼球磨罐中，球料質量比為100:1，轉速為200 r/min．球磨時間分別設定為5，8，20 h。
2、實驗結果與討論
2.1 TEM測試結果分析
    圖l是催化裂解法製備的未經提純的多壁碳納米管的透射電鏡圖像，直徑為30 nm左右。可以看出多壁碳納米管與無定形炭
、催化劑等雜質交織在一起，彎曲大
，達到數十微米長度。圖2a是提純後的多壁碳納米管，顯然已基本除去雜質

，整個視場為純淨的多壁碳納米管。
    從圖2可以看到
，隨著球磨時間的延長，多壁碳納米管的長度隨之變短（圖2b和2c），但(dan)管(guan)徑(jing)沒(mei)什(shen)麼(me)變(bian)化(hua)。由(you)於(yu)碳(tan)管(guan)的(de)長(chang)度(du)減(jian)小(xiao)
，其(qi)比(bi)表(biao)麵(mian)進(jin)一(yi)步(bu)增(zeng)大(da)，懸(xuan)掛(gua)鍵(jian)增(zeng)多(duo)，相(xiang)互(hu)吸(xi)附(fu)作(zuo)用(yong)增(zeng)強(qiang)，因(yin)此(ci)更(geng)容(rong)易(yi)團(tuan)聚(ju)
，形(xing)成(cheng)束(shu)狀(zhuang)堆(dui)積(ji)態(tai)（圖2c和2d）。球磨8h時其短的多壁碳納米管的長度在100~ 300 nm之間。
2.2 XRD測試結果分析    由圖3可知：雖然do02峰強／dioo峰強（兩峰強度比）有所降低，但是球磨後兩峰的位置與球磨前相同：do02峰角度值26. 170。，相應D值0.34011 nm；d100峰角度值43. 4800，相應D值0. 21088 nm。說明球磨20 h後仍為碳管，每一層碳管仍為規則的石墨化結構。
    這一點和單壁碳納米管有著較大區別：單壁碳納米管在球磨20h後，從XRD上可以看出變化很大，破壞程度很大，
2.3斷裂機製的分析
    理(li)想(xiang)的(de)直(zhi)的(de)碳(tan)納(na)米(mi)管(guan)結(jie)構(gou)完(wan)美(mei)，在(zai)壓(ya)力(li)作(zuo)用(yong)下(xia)不(bu)易(yi)斷(duan)裂(lie)，表(biao)現(xian)出(chu)極(ji)高(gao)的(de)強(qiang)度(du)和(he)韌(ren)性(xing)。但(dan)實(shi)際(ji)上(shang)，用(yong)化(hua)學(xue)氣(qi)相(xiang)沉(chen)積(ji)法(fa)製(zhi)備(bei)的(de)碳(tan)納(na)米(mi)管(guan)是(shi)彎(wan)曲(qu)狀(zhuang)的(de)，它(ta)必(bi)然(ran)由(you)許(xu)多(duo)連(lian)續(xu)的(de)或(huo)不(bu)連(lian)續(xu)的(de)直(zhi)的(de)碳(tan)納(na)米(mi)管(guan)結(jie)組(zu)成(cheng)
，在(zai)連(lian)接(jie)處(chu)、彎曲處更容易形成缺陷，在衝撞壓力作用下便容易斷裂。
    Pierard.N通過更長時間的高速球磨(3000 r/min)多壁碳納米管的研究表明，即使在120 h研yan磨mo後hou
，仍reng然ran可ke觀guan察cha到dao多duo壁bi碳tan納na米mi管guan，而er沒mei有you其qi它ta形xing式shi的de碳tan出chu現xian，雖sui然ran也ye出chu現xian團tuan聚ju現xian象xiang，但dan仍reng能neng清qing楚chu地di看kan到dao管guan壁bi。而er用yong化hua學xue氣qi相xiang沉chen積ji法fa製zhi備bei的de多duo壁bi碳tan納na米mi管guan在zai低di速su球qiu磨mo且qie時shi間jian為wei20 h的情況下，雖然結構上沒有太大破壞，但已經出現了嚴重的團聚現象，基本上看不到單根的碳管。
3
、結論
    用低速球磨機對由化學氣相沉積法製備的長多壁碳納米管進行了球磨。樣品的TEM觀測表明原碳管斷裂成較短的多壁碳納米管，而XRD測(ce)試(shi)結(jie)果(guo)表(biao)明(ming)其(qi)基(ji)本(ben)結(jie)構(gou)未(wei)被(bei)損(sun)壞(huai)。其(qi)斷(duan)裂(lie)機(ji)製(zhi)是(shi)由(you)於(yu)在(zai)球(qiu)磨(mo)機(ji)中(zhong)陶(tao)瓷(ci)球(qiu)和(he)多(duo)壁(bi)碳(tan)納(na)米(mi)管(guan)之(zhi)間(jian)的(de)碰(peng)撞(zhuang)產(chan)生(sheng)的(de)能(neng)量(liang)在(zai)碳(tan)管(guan)缺(que)陷(xian)處(chu)打(da)斷(duan)造(zao)成(cheng)的(de)。通(tong)過(guo)控(kong)製(zhi)球(qiu)磨(mo)時(shi)間(jian)
，可(ke)以(yi)製(zhi)備(bei)大(da)量(liang)適(shi)當(dang)長(chang)度(du)的(de)碳(tan)納(na)米(mi)管(guan)和(he)進(jin)行(xing)填(tian)充(chong)與(yu)包(bao)覆(fu)。