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神奇的碳材料--富勒烯

早在2015年 ， 英国牛津一家创业公司便以每克10.8亿元人民币的价格卖出内嵌富勒烯 ， 这也使得内嵌富勒烯成为了全世界第二贵的材料 。 内嵌富勒烯为何有如此天价身值 ， 这还得从富勒烯说起 。
神奇的碳材料--富勒烯
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图片来源：快科技
N@C60的模型(@符号代表碳笼包裹着氮原子)
富勒烯（Fullerene)是单质碳被发现的第三种同素异形体 ， 它是由五元环和六元环构成的一系列封闭笼状结构的全碳分子 。
自从1985制备出富勒烯（C60分子）后 ， 不断有新结构的富勒烯被预言或发现 ， 并超越了单个团簇本身 。
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图片来源：wikipedia
C60的电子密度
内嵌富勒烯：这种材料的分子结构包括碳原子组成的坚固的富勒烯笼 ， 以及内部包裹着的简单的原子或分子 ， 如N、P等 。
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碳纳米管 ， 又名巴基管 ， 是一种主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管 。
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由于富勒烯完美的对称结构、在纳米尺度范围内特殊的稳定性 ， 以及奇异的电子结构 ， 使其成为在许多高新技术领域应用潜力巨大、不可替代的材料 ， 被业界称为“纳米王子” 。
制备方式
自从克罗托发现C60以来 ， 人们发展了许多种富勒烯的制备方法 。 较为成熟的富勒烯的制备方法主要有电弧法、激光蒸发法、燃烧法和化学气相沉积法等 。 分离和提纯方法有萃取法、重结晶法、升华法、液相色谱法、化学反应法 。
应用领域
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超导材料
富勒烯是一种接近超导的材料 ， 即电阻几乎等于零 ， 在电离子通过该材料时 ， 会产生强大的共振效益 ， 因此可利用电离子的游离析出 。
磁悬浮列车
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图片源于网络
超导超级对撞机
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图片来源：fffffun
化妆品
由于富勒烯能够亲和自由基 ， 具有极强的抗氧化能力 ， 能够起到活化皮肤细胞 ， 预防肌肤衰亡的作用 。
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图片来源：瑞丽官网
医疗材料
内含金属富勒烯醇胶Gd@C82(OH)22可有效抑制肿瘤生长 。
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图片来源：pubmedcentral
Gd@C82（OH）22纳米颗粒抑制肿瘤生长的关键途径示意图
太阳能电池
自1995年俞刚博士将富勒烯的衍生物用于本体异质结有机太阳能电池以来 ， 有机太阳能电池得到了长足的发展 ， 参杂PCBM的有机太阳能电池也开始商用 。
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图片源于网络
燃料电池
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图片来源：toyota
二次电池
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图片来源：azonano
润滑油
C60在较高速度范围内具有一定的极压和润滑作用 ， 经过适宜的改性处理可成为优良的润滑油添加剂 。
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类金刚石薄膜
富勒烯在类金刚石薄膜生长的均匀成核位置而起重要作用 。 富勒烯材料的独特性质之一是它们在较低温度下升华 ， 对于C60 ， 其升华点大约是600℃ ， 这使得富勒烯在不规则形状表面上的气体沉积覆盖相对来说很容易实现 。
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图片来源：europcoating
半导体晶片
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【神奇的碳材料--富勒烯】图片来源：百度


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