奈米碳管特性對放電產生空氣負離子影響之研究

本研究探討奈米碳管特性對利用負極放電電極產生空氣負離子的影響,並且探討發展微型空氣清淨裝置的可行性。實驗主要探討:奈米碳管在一維與二維金屬基體上、奈米碳管長徑比、奈米碳管排列、多壁與單壁奈米碳管、金屬材質、金屬長徑比、金屬針尖曲率對放電電壓之影響、產生空氣負離子之穩定度和有效作用距離、偵測臭氧濃度。奈米碳管在一維比在二維金屬基體上具有較低的放電,因為電子能夠聚集於一維基體尖端,使電子激發較容易。奈米碳管長徑比愈大,場增強效應(enhanced field emission)愈大,所以放電電壓亦愈低。奈米碳管陣列因規則排列能降低屏蔽效應(screening effect),可以有效地降低放電電壓。單壁奈米碳管比多壁奈米碳管具有較大的長徑比、較好的導電性,所以具有較低的放電電壓。在相同電壓下,奈米碳管長徑比愈大,負極放電產生空氣負離子濃度之穩定度愈好。空氣負離子濃度會隨著距離的增加而遞減,呈現對數線性遞減的關係,並在反應器內距離超過60cm後,空氣負離子濃度皆為背景值。奈米碳管在銅或銀電極上,分別在電壓1.6kV與1.4kV即可產生空氣負離子濃度達極限偵測範圍,並且無臭氧的產生,皆在電壓3.0kV時,開始分別產生臭氧濃度0.6ppb與0.5ppb,且臭氧濃度隨著放電電壓的增加而迅速增加。

作者:徐孟琮