ACS Nano：通过瑞利-泰勒不稳定型反转实现球-管转换实现纳米管的形成

【引言】

无机纳米管作为一维纳米材料的一种形态，近年来受到了广泛关注。纳米管由于其具有着中空的空洞以及可调厚度的孔壁，使得其有着独特的强度，硬度，导热性和电学性质，得到了广泛的应用。利用溶液法制备纳米管是一种常用的方法，然而理解纳米管的物理化学特性以及寻找新的制备纳米管的方法仍旧是一个挑战。

【成果简介】

在这里，中国科学技术大学倪勇和吴长征（共同通讯作者）课题组第一次报道了在球-管的形貌转变中的物理化学变化。通过制备中空的氮化磷纳米球，并且实现球-管转变过程，认为曲面张力以及界面能导致的瑞利-泰勒不稳定型反转是导致球-管转变的原因。

【图文导读】

图一：几种不需要高温制备纳米管的方法

（A）通过应力诱导轧制薄膜的方法制备纳米管

（B）通过去除核壳结构纳米线的核制备纳米管

（C）中空球-管转变制备纳米管

图二：不同反应时间的氮化磷形貌

（A）（D）反应1h后的氮化磷中空小球的SEM和TEM照片，直径为100nm左右

（B）（E）反应3h后中空小球发生了随机交联

（C）（F）反应9h后，中空小球完全转化为纳米管并且形成了纳米管网络

图三：由中空纳米球到纳米管转化过程中的稳定性分析和动力学描述

（A）由中空球到纳米管转变的阶段示意图

（B）链状中空球到纳米管的演化过程

（C）链状中空球演化为正交排列的纳米管的过程

图四：在t/τ分别为0，5，400时的三维结构示意图

【小结】

课题组通过溶剂热法制备了氮化磷的纳米管，并且实现了管壁厚度和直径在较大范围内可调。并且通过能量计算，揭示了实现球-管转变的原理瑞利-泰勒不稳定型反转可以和实验结果达到很好的符合得到的结果，为大规模制备相互连接的纳米管提供了理论依据。

文献链接：Sphere-To-Tube Transition toward Nanotube Formation: A Universal Route by Inverse Plateau–Rayleigh Instability(ACS Nano, 2017,DOI:10.1021/acsnano.6b08248)

本文由材料人编辑部纳米小组gyzdxhzy整理编译，点我加入材料人编辑部。

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