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场发射是利用电场将材料内部的电子拉出材料表面而成为自由电子。这是一种冷发射，它除电场外，既不需加热，也不会发光，因此是一种较好的电子发射方式，现已应用于显示技术和真空微电子器件。场发射能广泛应用的关键是选用阈值电场低、发射稳定性好、功耗小、容易制备的冷阴极材料。本文研究了石墨纤维场发射特性及其在太阳能制氢中的应用，具有创新性的研究工作如下：
首先，发现直径小于20μm石墨纤维在10<-2>-10<-3>pa的真空腔内，经10kV直流高压放电处理，其尖端表面的微结构由自然断面变成由许多纳米级至亚微米级小颗粒和小块组成的复合尖端。将其作场发射阴极，并加上2-4kV的电压，可以获得几百μA的稳定场发射电流，其稳定度优于10％，而且发射电流与电压呈线性关系。石墨纤维场发射这一优异性能可以应用于大功率真空微电子器件、高亮度大屏幕显示器、太阳能交通显示牌、广告牌和装饰灯。
其次，用扫描电镜、拉曼散射光谱对高压放电处理前后的石墨纤维进行表征，并应用Fowler-Nordheim场发射理论对石墨纤维经放电处理场发射特性显著增强的机理进行了研究。结果表明：石墨纤维放电处理后在其尖端形成的小颗粒中包含有碳纳米管结构，由于碳纳米管有优良的场致发射性能，因而石墨纤维经放电处理后场发射特性显著增强。另一方面，实验测量的石墨纤维场发射电流可视为是放电处理后尖端上每一微粒按Fowler-Nordhein(FN)定律发射电流的总和。根据FN定律，发射体的曲率半径愈小，场发射电流密度愈大，石墨纤维尖端的每一小颗粒单独场发射电流密度比未处理的整根石墨纤维的场发射电流密度强，而放电处理后尖端的总表面积增大，致使石墨纤维总的场发射电流显著增大。
最后，研究石墨纤维在太阳能制氢中的应用，即利用太阳能加热使石墨纤维与水蒸气反应制备氢气的方法。多次实验的结果表明，石墨纤维太阳能制氢产物中氢气的体积百分比可达60％以上，这种制氢方法简单、效率高、耗能低、操作简便，为探索和利用可再生清洁能源提供了一种新途径。