碳纳米管的材料特性及其应用研究
碳纳米管的材料特性及其应用研究
碳纳米管是由石墨烯卷曲而成的管状结构，其直径在纳米级别，长度可以达到数十微米甚至数毫米。由于碳纳米管具有独特的结构和优秀的物理和化学性质，因此在纳米科技、材料科学、电子学、光学等多个领域得到广泛的应用和研究。
碳纳米管的主要材料特性包括以下几个方面：
1. 强度和刚度高：碳纳米管是一种非常坚固和坚硬的材料，其比强度可以达到任何已知材料之中最高的水平。这使得碳纳米管可以被用于制造非常轻巧但又非常强的材料，例如航天器、高速火车、运动器材等。
2. 电和热导率高：碳纳米管具有非常好的电和热导性能，在某些情况下可以达到比铜和铝更好的水平。这种特性使得碳纳米管可以被用于研制新型的电子器件、传感器、热电材料等。
3. 柔性和弯曲性能：碳纳米管具有非常好的柔性和弯曲性能，可以在一定范围内弯曲而不会被破坏或损坏。这种特性使得碳纳米管可以应用于柔性电子学和柔性电池等领域。
4. 化学稳定性高：碳纳米管对大多数化学物质都具有良好的稳定性，可以在多种酸、碱和有机溶剂中稳定存在。这种特性使得碳纳米管可以被用于各种化学传感器、催化剂等领域。
5. 显微镜下可见：由于碳纳米管的直径是纳米级别的，因此可以通过透射电子显微镜或扫描电子显微镜来观察和研究其结构和性质。这使得碳纳米管的研究和应用更加方便和准确。
除了以上几个特性外，碳纳米管还具有其他一些特性，例如荧光性、阻隔性、吸附能力等。这些特性使得碳纳米管可以被用于各种领域，例如生物医学、环境保护、能源储存等。
在生物医学方面，碳纳米管可以被用于制造新型的药物传输载体、生物传感器、癌症治疗等。由于碳纳米管具有较小的外径和高的药物负载能力，因此可以将其作为药物传递的载体，达到针对性、长效性和减少毒副作用等目的。
在环境保护方面，碳纳米管可以被用于制造高效的污水过滤材料、气体清洁材
料等。由于碳纳米管具有较小的直径和高的表面积，因此可以通过调控其孔径和表面性质来实现对不同类型污染物的选择性吸附和去除，达到高效、低成本和环保的目的。
在能源储存方面，碳纳米管可以被用于制造新型的电池、超级电容器等能源储
存材料。由于碳纳米管具有高的比表面积和良好的导电性和导热性，因此可以提高电池和超级电容器的能量密度、循环稳定性和快速充电性能。
总之，碳纳米管是一种非常有前途的材料，具有许多优异的特性和广泛的应用
前景。随着科技的不断进步和人们对新型材料的追求，相信碳纳米管的研究和应用将会越来越广泛和深入。
碳纳米管的性能及应用领域
碳纳米管的性能及应用领域 碳纳米管作为一维纳米材料，重量轻，六边形结构连接完美，具有很多异常的力学、电学和化学性能。近些年随着碳纳米管及纳米材料讨论的深入其广阔的应用前景也不断地呈现出来。 一、碳纳米管的性能 1.1力学性能 不同类型的碳纳米管 碳纳米管具有良好的力学性能，碳纳米管的硬度与金刚石相当，却拥有良好的柔韧性，可以拉伸。碳纳米管的结构虽然与高分子材料的结构相像，但其结构却比高分子材料稳定得多。碳纳米管是目前可制备出的具有最高比强度的材料。若将以其他工程材料为基体与碳纳米管制成复合材料，可使复合材料表现出良好的强度、弹性、抗疲乏性及各向同性，给复合材料的性能带来极大的改善。 1.2导电性能 碳纳米管制成的透亮导电薄膜 碳纳米管上碳原子的P电子形成大范围的离域键，由于共轭效应显著，碳纳米管具有一些特别的电学性质。 碳纳米管具有良好的导电性能，由于碳纳米管的结构与石墨的片层结构相同，所以具有很好的电学性能。对于一个给定的纳米管，在某个方向上表现出金属性，是良好的导体，否则表现为半导体。对于这个的方向，碳纳米管表现出良好的导电性，电导率通常可达铜的1万倍。 1.3传热性能 采纳了碳纳米管涂层的热水器内胆 碳纳米管具有良好的传热性能，碳纳米管具有特别大的长径比，因而其沿着长度方向的热交换性能很高，相对的其垂直方向的热交换性
能较低，通过合适的取向，碳纳米管可以合成高各向异性的热传导材料。另外，碳纳米管有着较高的热导率，只要在复合材料中掺杂微量的碳纳 米管，该复合材料的热导率将会可能得到很大的改善。 二、碳纳米管的应用 2.1电子领域 碳纳米电子管（CNTS）是一种具有显著电子、机械和化学特性的 独特材料。其导电本领不同于一般的导体。性能方面的区分取决于应用，或许是优点，或许是缺点，或许是机会。在一理想纳米碳管内，电传导 以低温漂轨道传播的，假如电子管能无缝交接，低温漂是计算机芯片的 优点。诸如电连接等的混乱极大地修改了这行为。对十较慢的模拟信号 的处理速度，四周环围着平向球分子的碳纳米管充当传播者已被试验证明。 碳纳米管光纤导电性能是铜电缆的4倍 在碳纳米管的内部可以填充金属、氧化物等物质，这样碳纳米管 可以作为模具，首先用金属等物质灌满碳纳米管，再把碳层腐蚀掉，就 可以制备出最细的纳米尺度的导线，或者全新的一维材料，在将来的分 子电子学器件或纳米电子学器件中得到应用。有些碳纳米管本身还可以 作为纳米尺度的导线。这样利用碳纳米管或者相关技术制备的微型导线 可以置于硅芯片上，用来生产更加多而杂的电路。 2.2信息存储领域 信息技术的进步是晶体管不断缩小的结果，晶体管重要应用于信 息收集与处理的各个方面。信息技术本领的不断进展取决于更加强大的 计算硬件制造业的不断进步。摩尔定律（集成电路的功能按指数增长的 规律）一直延续到今日。尽管在这一范围内有潜在的局限性，半导体工 业路标ITRs依据应用良好达40年的大型设备缩放比例预见了当前摩尔 定律可持续成为2023年的路标，那时器件密度也相应地增长了32倍。 达到和超越这一密度的障碍如下：平版印刷术、漏电流、电路连接需求 和热问题。这些挑战己激发了极多的科学讨论，这些科学讨论既致力十
碳纳米管的研究进展及应用
碳纳米管的研究进展及应用 一引言 1.1 纳米材料 纳米材料是近年来受到人们极大关注的新型领域，纳米材料的概念形成于20世纪80年代，在上世纪90年代初期取得较大的发展。 广义地说，纳米材料是指其中任意一维的尺度小于100nm的晶体、非晶体、准晶体以及界面层结构的材料[1]。当小粒子尺寸加入纳米量级时，其本身具有体积效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等。 纳米材料具有四大特点: 尺寸小、比表面积大、表面能高、表面原子比例大。从而使其具有奇异的力学、电学、光学、热学、化学活性、催化和超导特性，使纳米材料在国防、电子、化工、催化剂、医药等各种领域具有重要的应用价值。 1.2 碳纳米管 碳是自然界分布非常普遍的一种元素。碳元素的最大的特点之一就是存在多种同素异形体，形成许许多多的结构和性质完全不同的屋子。长期以来，人们一直以为碳的晶体只有两种：石墨和金刚石。直到1985年，英国科学家Kroto 和美国科学家Smalley在研究激光蒸发石墨电极时发现了碳的第三种晶体形式 C60[2]，从此开启了人类认识碳的新阶段。 1991年，日本NEC公司基础研究实验室的电子显微镜专家饭岛（Iijima）发现了多壁碳纳米管（MultiWalled Carbon Nanotubes ，MWNTs），直径为4-30nm，长度为1um。，最初称之为“Graphite tubular”。 1993年单壁碳纳米管也被发现（Single-Walled Carbon Nanotubes ，SWNTs），直径从0.4nm到3-4nm，长度可达几微米。碳纳米管（CNT）[3]又名巴基管，是一种具有特殊结构（径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级、管子两端基本上都封口）的一维量子材料。 它是由单层或多层石墨片围绕中心轴按一定的螺旋角卷绕而成的无缝、中空的“微管”，每层由一个碳原子通过sp2杂化与周围3个碳原子完全键合后所构成的六边形组成的圆柱面。根据形成条件的不同，碳纳米管存在多壁碳纳米管(MWNTs)和单壁碳纳米管(SWNTs) 两种形式。
碳纳米管的特性及其分析应用
碳纳米管的特性及其分析应用 摘要 碳纳米管作为一维纳米材料，重量轻，六边形结构连接完美，具有许多异常的力学、电学和化学性能。近些年随着碳纳米管及纳米材料研究的深入其广阔的应用前景也不断地展现出来。本文着重介绍碳纳米管的特性及其在仪器分析中的应用。 关键词：碳纳米管；特性；仪器分析I
一、引言 碳纳米管（CNT,又名巴基管，于1991年被日本电子公司（NEC的饭岛博士发现。是一种具有特殊结构（径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级，管子两端基本上都封口）的一维量子材料。由于其优异的力学、电学和光学特性，碳纳米管受到了越来越多的关注。随着时间的推移，CNT的制备与表征手段越发完善，由CNT制成的各种产品技术也趋于成熟。 二、碳纳米管的制备方法 其主要有三种制备方法：分别为电弧放电，激光蒸发法和碳氢化合物催化分解。 （一）电弧放电 电弧放电是指一般情况下由两个电极和它们之间的气体空间所组成电弧能产生高温。但又不同于一般的燃烧现象，它既没有燃料也没有伴随燃烧过程的化学反应。电弧放电实质上是一种气体放电现象，在一定条件下使两极之间的气体空间导电，是电能转化为热能和光能的的一种过程。该方法包括以下具体步骤：对碳纳米管直接施加电压和电流，进行电火花处理，去除碳纳米管表面的附着金属或氧化物催化剂和剥离沉积的非晶碳层，与此同时，切割、定向排列碳纳米管。本技术所采用的电火花处理可在空气中进行，也可在惰性气氛中进行。施加电压可为直流也可为交流，电压10?10 0伏，电流0?10安培。本方法的优点在于能完全去除碳管表面用其它方法难以去除的非晶碳和金属杂质，达到纯化碳 纳米管的目的；另外，此方法还可切割碳纳米管，获得定向排列的碳纳米管。 （二）激光蒸发法 激光蒸发法是制备碳纳米管的一种有效方法?用高能CC2激光或Nd/YAG激光蒸发掺有催化剂的碳靶制备碳纳米管，管径可由激光脉冲来控制。激光脉冲间 隔时间越短，得到的碳纳米管产率越高，而碳纳米管的结构并不受脉冲间隔时间的影响。用CO激蒸发法，在室温下可获得碳纳米管，若采用快速成像技术和发射光谱可观察到氩气中蒸
碳纳米管的材料特性及其应用研究
碳纳米管的材料特性及其应用研究 碳纳米管是由石墨烯卷曲而成的管状结构，其直径在纳米级别，长度可以达到数十微米甚至数毫米。由于碳纳米管具有独特的结构和优秀的物理和化学性质，因此在纳米科技、材料科学、电子学、光学等多个领域得到广泛的应用和研究。 碳纳米管的主要材料特性包括以下几个方面： 1. 强度和刚度高：碳纳米管是一种非常坚固和坚硬的材料，其比强度可以达到任何已知材料之中最高的水平。这使得碳纳米管可以被用于制造非常轻巧但又非常强的材料，例如航天器、高速火车、运动器材等。 2. 电和热导率高：碳纳米管具有非常好的电和热导性能，在某些情况下可以达到比铜和铝更好的水平。这种特性使得碳纳米管可以被用于研制新型的电子器件、传感器、热电材料等。 3. 柔性和弯曲性能：碳纳米管具有非常好的柔性和弯曲性能，可以在一定范围内弯曲而不会被破坏或损坏。这种特性使得碳纳米管可以应用于柔性电子学和柔性电池等领域。 4. 化学稳定性高：碳纳米管对大多数化学物质都具有良好的稳定性，可以在多种酸、碱和有机溶剂中稳定存在。这种特性使得碳纳米管可以被用于各种化学传感器、催化剂等领域。 5. 显微镜下可见：由于碳纳米管的直径是纳米级别的，因此可以通过透射电子显微镜或扫描电子显微镜来观察和研究其结构和性质。这使得碳纳米管的研究和应用更加方便和准确。 除了以上几个特性外，碳纳米管还具有其他一些特性，例如荧光性、阻隔性、吸附能力等。这些特性使得碳纳米管可以被用于各种领域，例如生物医学、环境保护、能源储存等。
在生物医学方面，碳纳米管可以被用于制造新型的药物传输载体、生物传感器、癌症治疗等。由于碳纳米管具有较小的外径和高的药物负载能力，因此可以将其作为药物传递的载体，达到针对性、长效性和减少毒副作用等目的。 在环境保护方面，碳纳米管可以被用于制造高效的污水过滤材料、气体清洁材 料等。由于碳纳米管具有较小的直径和高的表面积，因此可以通过调控其孔径和表面性质来实现对不同类型污染物的选择性吸附和去除，达到高效、低成本和环保的目的。 在能源储存方面，碳纳米管可以被用于制造新型的电池、超级电容器等能源储 存材料。由于碳纳米管具有高的比表面积和良好的导电性和导热性，因此可以提高电池和超级电容器的能量密度、循环稳定性和快速充电性能。 总之，碳纳米管是一种非常有前途的材料，具有许多优异的特性和广泛的应用 前景。随着科技的不断进步和人们对新型材料的追求，相信碳纳米管的研究和应用将会越来越广泛和深入。
碳纳米管的物理性质和应用
碳纳米管的物理性质和应用碳纳米管是一种由一层或多层碳原子组成的管状结构。它的直径只有几纳米，但却可以达到几毫米长。由于碳纳米管具有独特的结构和物理性质，因此它被广泛应用于电子、化学、生物和医学等领域。本文将重点介绍碳纳米管的物理性质和应用。 一、物理性质 碳纳米管是一种具有高度强度和刚度的材料。它的强度是钢的百倍以上，而其弹性模量则是钢的两倍以上。此外，碳纳米管还具有优异的导电、导热和光学性质。它的导电性能比铜好，而其导热性能则比铜好几倍。碳纳米管还可用于制备透明电极和红外传感器等。 碳纳米管还具有独特的磁性和光学性质。它可以表现出金属、半导体或半金属等不同的电子结构，并在不同颜色的光下呈现出不同的吸收和发射现象。这些特性为研究碳纳米管的物理性质提供了更多的可能。 二、应用领域
1. 电子领域 由于碳纳米管的导电性能好，因此它已被广泛应用于电子领域。碳纳米管可以被用作晶体管管道、热发电装置、场发射器、高频 电子器件和电磁屏蔽材料等。此外，碳纳米管还具有较高的电化 学反应活性，可用于电化学传感器和电池。 2. 化学领域 碳纳米管还可用于催化反应。碳纳米管可以作为高效催化剂， 可用于水的分解、制备氢气或是催化有机反应等。同时，碳纳米 管还可以用于填充或包装小分子，制备新型纳米材料。 3. 生物和医学领域 由于碳纳米管的直径趋近于细胞和大分子水平，因此它可以作 为纳米生物材料应用于生物学和医学研究中。碳纳米管可以用于 药物的传递和释放、生物成像、基因测序、组织修复和细胞治疗 等领域。
4. 环境领域 碳纳米管还可用于环境领域。在废水处理中，碳纳米管可用于吸附或催化降解废水中的化学物质。在环境检测中，碳纳米管可用于传感器的制备，用于检测有机和无机污染物质。 结论 通过对碳纳米管的物理性质和应用领域的介绍，可以发现碳纳米管是一种相当特殊的材料。尽管随着研究的深入，我们对碳纳米管的了解还有很大的提升空间，但通过不断地研究和开发，相信碳纳米管将在更多领域得到应用。
碳纳米管的性质与应用
碳纳米管的性质与应用 碳纳米管是一种研究热点，同时也是一种具有广泛应用前景的 纳米材料。碳纳米管具有很多优异的性质，例如高度的机械强度、热导率、光学性质和电学性质等，这些性质使得碳纳米管在各领 域中得到了广泛的关注和研究。本文将从性质和应用两方面来探 讨碳纳米管的特点。 一、碳纳米管的性质 1. 机械性质 碳纳米管具有非常高的机械强度，这是由于其形成时的晶格缺 陷极少，且由碳原子构成的共价键是相当强的。研究表明，碳纳 米管的强度可以达到200GPa以上，因此在强度要求高的场合，例如航天航空领域、材料制造业及求医领域等等，碳纳米管都有广 泛的应用。 2. 热学性质
碳纳米管具有良好的热传导性质，由于它们的长度是大于直径的，因此导热主要沿着管轴方向，这种长程导热机制使得碳纳米管的热导率非常高，可以高达3000W/mK。同时，其能够承受极高的温度，可以长期工作在1000℃以上的高温环境中，故在制造高精度、高稳定性元器件，以及制造高温传感器方面都有广泛应用。 3. 光学性质 碳纳米管具有优良的光学性质，具有很高的吸收能力和强烈的荧光特性。碳纳米管的宽带能使其吸收并辐射出不同波长的光，因此在生命科学、光电器件等领域得到广泛的应用。 4. 电学性质 碳纳米管是一种非常具有潜力的电子材料，具有半导体和金属的特性。这种双重的特性，使得碳纳米管可用于制造场效应晶体管、电化学电容器、电化学传感器等，同时，在信息技术、存储技术、生物医学等领域，碳纳米管也有着广泛的应用。
二、碳纳米管的应用 1. 生物医学 碳纳米管在生物医学中的应用非常广泛，主要包括药物传递、 成像、生物分析及治疗等方面。碳纳米管的生物相容性好，特异 性高，可以将药物包载于碳纳米管表面，通过靶向技术将药物输 送至受体细胞表面，从而达到治疗的目的。此外，碳纳米管还能 用于医学检测成像，如：磁共振成像、X射线成像、核酸检测等 疾病诊断。 2. 能源材料 由于碳纳米管的高热传导、高机械强度、高表面积和优质导体 性质，使得碳纳米管可以用于电化学能源存储、传感及转换。目 前已经研究出了一种基于碳纳米管的高效能量存储、转换的方法，可用于新型储能设备的制造。 3. 光电器件
碳纳米管的力学性能研究与应用
碳纳米管的力学性能研究与应用 碳纳米管是一种材料，它由碳元素的单层或多层环形螺旋构成。由于其独特的物理和化学性质，碳纳米管在科学和工程领域有着广泛的应用。在本文中，我们将关注碳纳米管的力学性能研究与应用。 1. 碳纳米管的力学性质 在近年来的研究中，碳纳米管被证明拥有许多出色的力学性质。其中一项关键性质是它们的强度。碳纳米管有着非常高的强度，可以达到数十Gpa，这是普通钢的几倍甚至几十倍。这使它们在制造高强度结构材料中具有广泛的用途，如高强度材料、航空领域、原子力显微镜探测器等。 除了强度外，碳纳米管还拥有出色的弹性模量。这种材料可以非常强的回弹能力，这使碳纳米管在制造开展自适应材料时表现出色。在能耗方面，碳纳米管也可以表现出优异的特性。一些研究表明，碳纳米管在制造超级电容时有着非常优越的表现，从而使它们能够进入电池技术领域。 2. 碳纳米管的应用 由于碳纳米管的诸多优异性质，它们在各种工业应用中都有着广泛的用途。其中一项主要应用是纳米机械工程。它们可以被用于制造极小的机械部件，如纳米齿轮和纳米滑动块等，并可在生物医学领域中使用，如纳米机器人和药物运输器等方面。 碳纳米管还可以在纳米电子学领域中得到广泛应用。由于其优越的导电性能和微型尺寸，碳纳米管被认为是未来计算机芯片的理想材料之一。此外，碳纳米管还可以制造高性能热电材料，这使它们非常适合于汽车行业，从而可以大幅降低燃料消耗和排放。 3. 碳纳米管研究的未来
虽然碳纳米管在许多领域都具有广阔的应用前景，但研究人员仍然需要克服一些挑战，以实现碳纳米管技术的商业化应用。例如，制造高质量的碳纳米管仍然是一个技术难题，并且目前缺乏成本有效的生产工艺。 另外一方面，早期的研究表明，碳纳米管也存在一些健康和环保风险，这使人们对这种材料的安全性和环境影响进行了更严谨的研究。因此，研究人员需要密切监测线性多合物的作用，以及如何更好地控制碳纳米管实验和工业应用场景中这种材料的释放，并开发出方法来对它们进行检测和处理。 综上，碳纳米管在科学和工程领域中发挥着越来越重要的作用，研究人员也在不断改进它们的制造工艺和应用程序。与此同时，我们还需要密切关注这种材料在健康和环保方面的风险，以确保它们的商业化应用满足最高的安全和环境标准。
碳纳米管特性和应用的研究现状
碳纳米管特性和应用的研究现状碳纳米管（Carbon Nanotube，CNT），是一种由碳原子构成的 中空圆柱体结构物，直径在1-100纳米之间，长度则可以达到几个微米甚至更长。它是一种具有非常特殊的电学、光学、力学等物 理和化学特性的新型材料，引起了学术界和工业界的极大关注和 研究。本文将就碳纳米管的特性和应用的研究现状作简要介绍。 碳纳米管的结构 碳纳米管的基本结构是由一个或几个层的碳原子平行排列构成 的中空管状结构，它分为两种，即单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。单壁碳纳米管是由一个层的圆柱体结构组成，多壁碳纳米管则由 几个相同的层堆在一起形成。 碳纳米管的特性 碳纳米管的许多独特的物理和化学特性催生了各种可能的应用。它的主要特性包括： 1. 极强的韧性和强度，因此它在高强度材料中被广泛应用；
2. 纳米级别的内部空腔和大的比表面积，可以承担很多化学反应和分子传输的功能； 3. 优异的电学特性，拥有非常良好的导电性、半导体特性和电子输运性能等； 4. 独特的光学性质，包括吸收和发射方式的选择性等，因此在材料暗场光学测量、显微镜成像等方面被广泛应用； 5. 对各种生物分子具有亲和性和选择性，可用于细胞和生物分子等生物学应用。 碳纳米管的应用 在碳纳米管特性的基础上，广泛的应用方向也衍生出来。主要包括以下方面： 1. 材料科学和工程方面的应用：碳纳米管可用于高强度纤维和复合材料、电催化剂和电极、智能表面和参考极等方面。
2. 电子工业方面的应用：碳纳米管被广泛应用于半导体器件、纳米传感器、场发射设备和量子点等方面。 3. 生物技术和医学方面的应用：碳纳米管可以用于DNA化学合成、细胞成像和药物输送系统等。 4. 环保环境方面的应用：碳纳米管用于吸收和分解环境中的有害物质，如汞蒸气和重金属离子等。 碳纳米管的研究现状 碳纳米管的研究现状主要涉及以下方面： 1. 综述和评估碳纳米管的特性和应用的研究现状与进展。 2. 碳纳米管合成和制备方法的研究：主要集中在热解法、火焰涂覆法、等离子体化学气相沉积法和化学蒸气沉积法等方面。
碳纳米管材料的性质及应用
碳纳米管材料的性质及应用近年来，碳纳米管作为一种神奇的新材料，逐渐成为了科学研究及工程应用中备受瞩目的材料之一。碳纳米管具有非常出色的力学、电学和光学性能，因此被广泛地应用于电子器件、太阳能电池以及生物医学领域等高新技术领域。本文将探讨碳纳米管材料的性质及应用领域。 一、碳纳米管的基本结构和性质 1. 碳纳米管的结构和尺寸 碳纳米管是由由单层或多层石墨烯卷曲而成的纳米管。相对于传统的纤维素和聚酯纤维，碳纳米管的直径非常小，一般在1-50纳米之间，长度通常为数百微米到几毫米，甚至达到厘米级别。 2. 碳纳米管的力学性质 碳纳米管具有很强的力学性能，其刚度可媲美钢铁，但密度仅为碳钢的四分之一。因此，碳纳米管被广泛应用于强度要求高、重量要求轻的领域，如太空探索领域和航空航天设备领域等。
3. 碳纳米管的电学性质 碳纳米管在电学特性方面表现非常突出，可以用来制作复杂的纳米电子器件。碳纳米管的电学性能非常优异，主要表现在很高的电导率、稳定性和热传导率等方面。可以将其应用于半导体器件、触控屏幕、柔性电路板等领域。 4. 碳纳米管的光学性质 碳纳米管的光学性能是其应用领域之一。由于碳纳米管的直径非常小，因此对光的吸收和散射产生了很特殊的影响。例如，碳纳米管可以用于太阳电池领域，能够将大量光线转化为电能。 二、碳纳米管的应用领域 1. 碳纳米管的生物医学应用 碳纳米管在生物医学领域中应用广泛，主要包括抗肿瘤疗法、药物载体、病菌检测，以及细胞图像学等方面。与传统的药物相
比，碳纳米管具有更好的生物相容性、渗透性和药物传递性等特性。 2. 碳纳米管在电子领域的应用 碳纳米管在电子领域的应用非常广泛，包括晶体管、纳米电路板、半导体器件等。由于碳纳米管的电导率极高，因此可以用来制作高性能的传输线路和电子器件。 3. 碳纳米管的材料增强应用 碳纳米管可以应用于增强其他材料的性能，如增强聚合物、金属基复合材料的强度和硬度等。这不仅可以提高材料的热稳定性和抗氧化性，还可以延长材料的寿命。 总之，碳纳米管作为一种极具潜力和前途的新型材料，其性质及应用十分广泛，将在人类社会的各个领域得到广泛的应用和推广。
碳纳米管的特性和应用
碳纳米管的特性和应用 碳纳米管(Carbon Nanotubes)是由一层碳原子螺旋结构组成的纳米材料，是继全球领先材料硅半导体之后，最具有应用前景和研究价值的纳米材料之一。它的结构独特，具有众多突出的优异特性，广泛应用于众多领域。 一.碳纳米管的特性 1.独特的力学性能 碳纳米管比强度高达100倍，比弹性模量也高达1Tpa，其储能密度甚至比铁高出14倍。由于具有先进的力学性能，碳纳米管得以满足机械，电气等方面多样化需求的细微尺寸抗压性骨架。 2.巨大的电子输运特性 碳纳米管是一种优异的电子输运材料，其电导率接近理论值，并具有较好的场效应特性，比金属导线的传输速度快，能耗低。其特有的电学和光学性能，可以被广泛应用于电子学、纳米电子学、分子电子学及其与纳米材料、纳米生物医学的耦合等领域。
3.优秀的导热性 碳纳米管具有优异的导热性能，其导热系数高达3,000W/mK， 在能量传输方面表现的更优。由于其高导热性能，碳纳米管可以 广泛应用于海量数据中的快速计算机芯片，电子器件等领域。 4.独有的光学性能 碳纳米管的特有光学性能，可以被广泛用于纳米材料和光电器件，纳米显微学和生物医学成像领域。其长寿命和单色性有助于 提高荧光和Raman信号的稳定性和可重复性。 二.碳纳米管的应用 1.电子器件领域 由于碳纳米管具有优异的特性，所以能广泛应用于半导体行业、显示、光电和纳米电子等领域。由于其电流密度高、传输速度快、储存空间大，可以作为替代摩尔定律的新型半导体材料。
2.生物医学领域 碳纳米管已经应用于药物传递，癌症疗法，组织工程，生物传感器，成像，分离技术，等领域。由于其分子分辨率和强化荧光能力，可以作为一种检测和治疗疾病的原材料。 3.材料科学领域 由于其独特的结构和物理性质，碳纳米管可以在材料领域中应用。它们可以用作增强材料，提高塑料和金属的强度和硬度。碳纳米管还可以被用作电池电极的电介质，具有提高能量密度的特性。 4.环保领域 碳纳米管的应用也可以被用于环保领域。由于其具有优异的吸附性，可以用它们制作过滤器，以吸附空气和水中的污染物质，从而减少对环境的污染，维护环境健康。
碳纳米管技术的研究与应用
碳纳米管技术的研究与应用 碳纳米管是一种由碳元素构成的纳米材料，具有很多优异的性质，如高强度、高导电性、高导热性等，被广泛应用于能源、材料、电子、生物和医学等领域。本文将介绍碳纳米管技术的研究进展和应用前景。 一、碳纳米管的制备方法 碳纳米管的制备方法有多种，如化学气相沉积法、电弧放电法、激光热解法、溶胶-凝胶法等。其中，化学气相沉积法是目前应用最广的方法之一，也是实现大规模制备的主要途径。通过高温反应使碳源在催化剂表面裂解，形成碳纳米管并在催化剂表面或内部沉积，最终分离出纯净的碳纳米管。 二、碳纳米管的性质 碳纳米管的性质与其结构和制备方法密切相关。单壁碳纳米管由单层碳原子卷曲而成，呈单管形态；而多壁碳纳米管由多层碳原子卷曲而成，呈管套管状。碳纳米管具有超大比表面积、高度异性、良好的机械强度和导电特性，这些性质使得其在材料科学、能源学、电子学等领域有广泛应用前景。同时，碳纳米管还具有很好的生物相容性和药物传输性能，被广泛应用于生物医学领域，如药物载体、生物传感器等。 三、碳纳米管在能源领域的应用 碳纳米管在能源领域的应用主要有两方面：一是利用其高导电性和高导热性制备新型电池和储能材料；二是利用其高度异性和超大比表面积制备新型催化材料，如燃料电池催化剂、电解水催化剂等。目前，碳纳米管已被应用于锂离子电池、锂硫电池、柔性超级电容器等领域，并取得了一系列重要的研究成果。 四、碳纳米管在材料科学领域的应用
碳纳米管在材料科学领域的应用主要有三方面：一是利用其高强度和高刚度制备高性能聚合物复合材料；二是利用其特殊的形态和表面性质制备新型纳米复合材料，如碳纳米管纳米复合材料、碳纳米管金属纳米复合材料等；三是将碳纳米管用作先进传感器和吸附剂，如压力传感器、气体传感器等。这些应用展示了碳纳米管在材料科学领域的广泛应用前景，对于推动材料科学的发展具有重要意义。 五、碳纳米管在生物医学领域的应用 碳纳米管在生物医学领域的应用主要有两方面：一是利用其良好的生物相容性和药物传输性能制备新型药物载体和靶向控释系统，如碳纳米管纳米药物载体、碳纳米管基因传递载体等；二是将碳纳米管用作生物传感器和医学诊断工具，如荧光生物传感器、恶性肿瘤诊断标记物等。这些应用促进了碳纳米管技术在生物医学领域的广泛应用，对于提高生物医学技术的水平具有重要意义。 总之，碳纳米管技术是当前纳米材料领域中备受关注的研究方向之一。其优异的性质和广泛的应用前景使得其受到了科研人员和产业界的普遍关注。然而，由于其制备过程复杂、成本较高，碳纳米管技术的推广和产业化还需要进一步加强研究和开发。
碳纳米管材料在储能领域中的应用研究
碳纳米管材料在储能领域中的应用研究 随着全球工业化进程的不断加速，能源的消耗速度呈现出逐年 上升的态势。因此，发展可持续、高效、环保的新能源以及寻找 高能量密度、易携带、长寿命的储能材料已成为人们关注的焦点。碳纳米管材料由于其高比表面积、优异的导电性和良好的力学性能，已被广泛应用于储能领域。 一、碳纳米管的基本特性和应用 碳纳米管(Carbon Nanotube，CNT)是由官能化的碳原子构成的 中空纳米管，其结构类似于卷曲过的石墨烯。碳纳米管拥有极高 的比表面积，导电性能好，且具有良好的力学性能、高的化学稳 定性和优异的热稳定性，因此被广泛应用于能源储存、传输等领域。目前，碳纳米管主要的应用领域包括电池和超级电容器、储 氢材料、储能器件和催化剂等领域。 二、碳纳米管在锂离子电池中的应用 目前，锂离子电池是目前最为普遍的储能装置，碳纳米管也被 广泛应用于锂离子电池的正负极材料中。由于碳纳米管具有高比 表面积和巨大的孔隙度，能够提供更多的活性空间，因此它在电 极材料中的应用大大提高了电极材料的比表面积、电化学性能、 导电性能和机械稳定性，改善了电极材料的储能性能。 三、碳纳米管在柔性超级电容器领域中的应用
由于碳纳米管具有较大的比表面积和良好的导电性能，因此在 柔性超级电容器领域中也有着广泛的应用。它不仅可以提高电容 器的电容量和功率密度，而且还可以有效提高电容器的循环寿命，满足柔性电子类设备对高性能、高安全、 ultra low power consumption的需求。 四、碳纳米管在储氢材料领域中的应用 碳纳米管的具有极高的比表面积和良好的导电性，因此在储氢 材料领域中也有着应用。其中一种方法是用氢气吸附到碳纳米管 表面，形成一层厚度很薄的氢原子分子层，可以通过氢气在氢分 子间扩散和碳纳米管表面的相互作用，将氢分子物理吸附在碳纳 米管表面上，起到储存氢气的作用。 五、碳纳米管在燃料电池领域中的应用 碳纳米管的表面活性位点、高比表面积以及可控的孔道结构， 使其在燃料电池领域中也有着广泛的应用。目前，将碳纳米管作 为燃料电池阳极的材料，能够提高燃料电池的阳极催化活性，促 进燃料电池反应的进行。此外，将碳纳米管应用于燃料电池电解 质层和阴极材料的开发中，也有望提高燃料电池的整体性能指标 和实际的使用寿命。 六、碳纳米管在储能领域中还存在的问题
碳纳米管的应用和功能研究
碳纳米管的应用和功能研究碳纳米管（Carbon Nanotube，CNT）是一种新型纳米材料，由碳原子组成，具有良好的机械性能、导电性能和导热性能。随着纳米科技的发展，碳纳米管在诸多领域得到广泛应用。本文将围绕着其应用和功能进行探讨研究。 一、电子领域 碳纳米管具有优异的电学特性，如高电导率、高电流密度、低电阻率和巨磁电阻效应等。因此，碳纳米管在电子领域得到广泛应用，如场发射器、晶体管、电极和电容器等。碳纳米管催化剂也在燃料电池和锂离子电池领域表现出出色的性能。碳纳米管的电学性能也为制备高效的太阳能电池、纳米电池提供了很好的基础。 二、储能领域 碳纳米管具有高比表面积、高介电常数和低电阻率等性能，使其在超级电容器、储氢材料、储能材料等领域具有很大的应用前景。碳纳米管能有效增加材料的比表面积，因此可以降低电化学
反应的能量。此外，碳纳米管的表面易于修饰，也可以增强其应 用性能。 三、材料领域 碳纳米管具有良好的机械性能和物理-化学特性，使其在新材料研究领域表现出潜力。例如，碳纳米管-高分子复合材料、碳纳米 管-金属复合材料等都得到了广泛研究。碳纳米管的良好机械性能 使其在传感器、纳米机器人以及材料合成等领域也得到广泛应用。 四、生物医学领域 碳纳米管的独特性质使其在生物医学领域也表现出出色的性能。例如，碳纳米管可以通过表面修饰使其具有特殊靶向性，进而用 于生物成像、药物传递和生物传感器等领域。此外，其对细胞包裹、细胞啮合和细胞识别等也表现出广泛的应用前景。 五、环境保护领域
碳纳米管还可以用于水处理、空气净化和有机物污染物去除等 领域。例如，碳纳米管可以作为载体将药物吸附到其表面，进而 有效去除水中的污染物。此外，碳纳米管的高表面积使其具有很 高的吸附能力，因此可以用于空气净化，减少空气中的有害物质。 总之，碳纳米管作为新型纳米材料，在各领域中表现出独特的 优势。随着相关技术和应用领域的不断深入发展，碳纳米管的应 用前景也越来越广阔。
碳纳米管的力学性质与应用研究
碳纳米管的力学性质与应用研究碳纳米管作为一种新型纳米材料，具有出色的力学性能和广阔的应 用前景。本文将探讨碳纳米管的力学性质以及其在不同领域的应用研究。 一、碳纳米管的力学性质 碳纳米管的力学性质是其广泛应用的基础。首先，碳纳米管的弯曲 强度非常高，可以承受大量的弯曲变形而不会破裂。其次，碳纳米管 具有良好的抗拉应变能力，可以在各种极端环境下承受拉伸力。此外，碳纳米管还具有优异的刚度和高的弹性模量，使其成为一种理想的纳 米材料。 二、碳纳米管在材料科学中的应用 1. 增强复合材料 碳纳米管可以被用作增强复合材料中的纤维增强剂。通过将碳纳米 管嵌入到基体材料中，可以显著提高材料的力学性能，例如强度和刚度。这种增强效果使得碳纳米管在航空航天、汽车制造和建筑工程等 领域中得到广泛应用。 2. 纳米电子器件 由于碳纳米管具有优异的电子传导性能和微小尺寸特征，它们被广 泛应用于纳米电子器件的制备中。碳纳米管晶体管、场效应晶体管和
逻辑门等器件已经成功制备，并显示出卓越的性能。这些纳米电子器 件在集成电路、柔性电子学和量子计算等领域具有潜在应用前景。 三、碳纳米管在生物医学中的应用 1. 靶向药物传递 由于碳纳米管具有较大的比表面积和内部空腔结构，它们可以作为 药物的载体，并实现靶向输送。通过修饰碳纳米管的表面，可以实现 对特定细胞或组织的选择性靶向，提高药物的疗效并减少副作用。 2. 生物传感器 碳纳米管的优异电化学性质使其成为制备生物传感器的理想材料。 通过将生物分子与碳纳米管结合，可以实现对生物分子的高灵敏检测。这种生物传感器可以应用于疾病诊断、生物分析和环境监测等方面。 四、碳纳米管在能源领域的应用 1. 锂离子电池 碳纳米管可以作为锂离子电池的电极材料，具有出色的电化学性能 和很高的充放电容量。将碳纳米管作为电极材料可以提高锂离子电池 的能量密度和循环稳定性。 2. 柔性太阳能电池 由于碳纳米管具有较小的尺寸和良好的柔性，在柔性太阳能电池中 具有广阔的应用前景。将碳纳米管应用于柔性太阳能电池中可以实现 更高的光电转换效率和更好的可弯曲性能。
碳纳米管材料在航空航天领域中的应用研究
碳纳米管材料在航空航天领域中的应用研究 一、引言 航空航天领域是高科技和国防关键领域，不断的推动技术的发 展以满足人类对于机动性能，安全性和使用寿命的不断提高。作 为材料学的一项重要成果，碳纳米管材料以其独特的性质在航空 航天领域得到广泛应用。本文将从碳纳米管材料的基本性质，制 备方法和应用等方面对碳纳米管在航空航天领域中的应用进行介 绍和分析。 二、碳纳米管材料的基本性质 碳纳米管是由碳原子构成的纳米管状结构材料，直径在10~100纳米之间，长度可达数微米。碳纳米管具有许多独特的性质： 1. 电学性能优异：碳纳米管的电导率高，具有优异的导电性能。 2. 力学性能优异：碳纳米管的抗拉强度高，可以承受高达 60GPa的应力，同时具有优异的弹性模量。 3. 热学性质优异：碳纳米管的热传导性能优异，能够承受较高 的热能。 4. 光学特性优异：碳纳米管具有特殊的光学吸收和散射特性， 可以在可见光和近红外区域内进行高效的吸收。 三、碳纳米管的制备方法
碳纳米管材料制备方法多种多样，常见的制备方法包括化学气 相沉积、电弧放电法、氧化还原反应法和热解法等。 1. 化学气相沉积法：将金属或碳作为催化剂，在特定的温度和 压力下，通过化学气相沉积的方法制备碳纳米管材料。 2. 电弧放电法：通过在纯碳的高温条件下引入气体，产生高温 等离子体进行制备。 3. 氧化还原法：通过将碳源和氧化剂还原反应进行制备。 4. 热解法：通过高温热解碳源材料制备碳纳米管材料。 以上制备方法各具优缺点，具体制备方法需根据具体的应用需 求进行选择。 四、碳纳米管材料在航天航空中的应用 1. 碳纳米管的加强效应应用：由于碳纳米管抗拉强度高，可以 承受高达60GPa的应力，因此可以通过将碳纳米管添加到其它材 料中，达到强化效果，提高其抗拉强度和稳定性。 2. 碳纳米管在复合材料中的应用：碳纳米管具有良好的导电性，因此可以将其添加到聚合物基质中，制备出具有良好导电性和机 械性能的复合材料。
碳纳米管材料在化学传感器中的应用研究
碳纳米管材料在化学传感器中的应用研究 随着社会的不断发展和科技的不断进步，科学技术得到了前所未有的迅猛发展。其中，碳纳米管材料在化学传感器中的应用研究备受关注。碳纳米管是由碳原子构成的纳米结构，具有优异的导电性和导热性能，同时也是一种特殊的光学材料。由于其优异的性质，碳纳米管材料被广泛应用于化学传感器中。本文将从碳纳米管材料的制备和性质、化学传感器的原理、碳纳米管材料在化学传感器中的应用等多个方面来进行论述。 一、碳纳米管材料的制备和性质 碳纳米管是由碳原子组成的纳米管状结构，有单壁碳纳米管和多壁碳纳米管两 种类型。碳纳米管的制备方法有多种，包括电化学沉积法、物理气相沉积法、溶胶凝胶法等。其中，物理气相沉积法是较为常用的制备方法之一。 碳纳米管的优异性质主要表现在三个方面：一是导电性能好，可以作为电极材料；二是导热性能好，可应用于热管理领域；三是光学性质特殊，具有发光和吸收能力，可用于生物和化学传感器中。此外，碳纳米管材料还具有高比表面积、高机械强度、化学惰性等特点。 二、化学传感器的原理 化学传感器是一种能够对特定化学物质进行检测和分析的装置。其基本原理是 利用感受体与目标分子的相互作用，使得感受体发生转化或发射信号，并进而检测目标分子的存在或浓度。 化学传感器的构成主要包括三个部分：感受体、信号转换器、信号读取器。感 受体是与目标分子作用的关键部分，可以是基于生物分子的“生物传感器”或者化学反应物质如酶、抗体等。信号转换器是将感受体所产生的信号转化为可测量的信号输出，如电信号、光信号等。信号读取器则将信号输出进行电子数字化，进一步进行数据处理、存储和输出。
三、碳纳米管材料在化学传感器中的应用 碳纳米管材料由于其优异的导电性、导热性和光学性质，被广泛应用于化学传 感器中。以下是一些典型的应用案例： 1.气体传感器 气体传感器可用于监测环境中的有害气体浓度。碳纳米管可以用作气敏材料， 检测空气中的有机气体、甲烷、氮氧化物等。不同种类的气体会对碳纳米管的电阻值产生不同的影响，从而实现了对气体成分的检测。 2.生物传感器 生物传感器可用于检测生物分子如细胞、蛋白质和DNA等。生物分子与碳纳 米管的相互作用会引起电荷转移现象，从而改变其电学特性，得到检测信号。 3.生物医学影像 碳纳米管可用作成像剂，使得生物体内的组织和器官更加清晰的显示在图像上，从而用于医学诊断。 四、结语 碳纳米管材料在化学传感器中的应用研究具有重要的意义。随着科学技术的不 断发展，碳纳米管在化学传感器中的应用前景十分广阔。未来，我们有理由相信，碳纳米管将成为化学传感器领域的一种重要材料，为生活和工业的发展带来更多的技术突破和实用价值。
碳纳米管材料在氢能源中的应用研究
碳纳米管材料在氢能源中的应用研究 氢能源作为一种高效、环保的新能源形式，一直以来备受各国 工程师和科学家的重视与关注。然而，作为氢能源的“关键技术” 之一——氢储存技术的广泛应用却一直受到限制。氢气密度极低，在常温和常压下，氢气占据的体积远远大于其他燃油，因此在氢 能源的流通、储存和制造过程中，一直以来都难以直面氢气的储 存问题。 近年来，碳纳米管材料已经成为了当前被广泛研究的氢气储存 材料之一，尤其是在氢能源领域。那么，碳纳米管材料具备哪些 特点，使其在氢能源中拥有广泛应用前景呢？ 碳纳米管物理特性 碳纳米管（Carbon Nanotube，CNT）是由碳原子排列而成，呈 螺旋型圆柱体的一种纳米材料。碳纳米管具有独特的力学、电学、光学、热学和化学等特性，是一种具备广泛应用前景的新材料。 首先说到碳纳米管的力学特性。碳纳米管的力学强度极高，是 碳氢化合物材料中最强的材料之一。其强度与纤维素相似，可达 到甚至超过李藻糖的高强度。此外，碳纳米管还具有弹性模量极高、伸缩性能极佳等独特的力学特性。 其次，碳纳米管具有优异的电学特性。基于其独特的性质，碳 纳米管可以用作电磁场调制元器件、场发射器、纳米电池、微型
继电器以及聚合物电子元器件等。同时，碳纳米管的电导率非常高，甚至远远超过铜、铝等传统的导体材料。 再次，碳纳米管具有出色的化学稳定性。碳纳米管与有机物、 无机物等大多数化合物的作用力均比较微弱，涂敷碳纳米管薄膜 的材料比较稳定，有良好的化学稳定性，是目前几种化学转换过 程的新型纳米材料。 碳纳米管材料在氢能源中的应用 在氢气储存技术领域，二阶段压缩式氢气储存器、压力摩擦焊 接储氢器和吸附式氢气储存器等氢气储存材料已经被开发，但是 由于这些材料在储氢密度、稳定性和耐久性等关键性能上的限制，导致了这些材料在实际应用中难以推广。因此，碳纳米管材料作 为氢气储存材料的重要代表，在氢能源领域的应用也越来越广泛。 碳纳米管材料在氢能源中的应用分为充氢式和吸附式两大类。 充氢式即通过高压下将氢气蓄存于管道内，而吸附式则是利用氢 分子在纳米管孔口静电场的作用下被吸附在管道内，形成氢分子 薄膜的储氢性质。 充氢式氢气储存模式是碳纳米管材料在氢能源中的最主要应用 方式之一。碳纳米管在高压、高负荷下不会表现出塑性变形和疲 劳失效等缺陷，因此具有出色的高压贮氢能力，是高压贮氢材料
碳纳米管在传感器技术中的应用研究
碳纳米管在传感器技术中的应用研究 一、引言 传感器技术是现代科学技术的重要组成部分，广泛应用于环境监测、医疗诊断、生物学研究等领域。碳纳米管作为一种新兴的纳米材料，具有独特的物理和化学性质，因此在传感器技术中具有广阔的应用前景。本文将重点探讨碳纳米管在传感器技术中的应用研究。 二、碳纳米管的基本特性 碳纳米管是由碳原子按照特定方式排列而成的管状结构，具有以下基本特性：高比表面积、优异的导电性和导热性、高机械强度和弹性、优异的化学稳定性等。这些特性使得碳纳米管成为理想的传感器材料。 三、碳纳米管在气体传感器中的应用 1. 气体检测 碳纳米管可以作为传感材料，用于气体的检测。研究表明，碳纳米管可以通过吸附气体分子来改变其导电性能，进而实现对气体的检测。在环境监测中，利用碳纳米管传感器可以实现对有害气体的快速、高灵敏度的检测，有助于保护环境和人类健康。 2. 气体传感器优化
通过控制碳纳米管的成长和结构，可以调控其吸附气体的选择 性和灵敏度。通过控制碳纳米管的层数、直径和官能团修饰等手段，可以优化气体传感器的性能，提高其选择性和抗干扰能力。 四、碳纳米管在生物传感器中的应用 1. 生物分子检测 碳纳米管具有较高的比表面积和良好的生物相容性，因此可应 用于生物传感器中对生物分子的检测。通过将需要检测的生物分 子与碳纳米管表面固定化，可以利用碳纳米管的导电特性来检测 分子的电荷变化，从而实现对生物分子的灵敏检测。 2. 细胞传感与成像 碳纳米管不仅在检测生物分子方面具有潜力，还可应用于细胞 传感和成像领域。碳纳米管可以通过特定的功能化修饰，实现与 细胞的选择性结合，并通过其荧光性质实现对细胞的可视化观测。 五、碳纳米管在环境传感器中的应用 1. 水质监测 碳纳米管可用于水质传感器中，用于检测水中重金属离子、有 机污染物等。研究发现，碳纳米管与某些重金属离子可以形成络 合物，从而改变其电导特性，实现对水中重金属离子的高灵敏度 检测。
碳纳米管性质及应用
碳纳米管性质及应用 摘要:碳纳米管的发现是现代科学界的重大发现之一。由于碳纳米管具有特殊的 导电性能、力学性质及物理化学性质等，故其在许多领域具有其广阔的应用前景，自问世以来即引起广泛关注。目前，国内外有许多科学家对碳纳米管进行研究，科研成果颇丰。本文简单综述碳纳米管的基本性质及应用。 关键词：碳纳米管；结构；制备；性质；应用 1 碳纳米管的发现 1991年，日本NEC科学家Lijima在制取C60的阴极结疤中首次采用高分辨隧道电子显微镜(HRTEM)发现一种外径为515nm、内径213nm、仅由两层同轴类石墨圆柱面叠合而成的碳结构。进一步的分析表明，这种管完全由碳原子构成，并看成是由单层石墨六角网面以其上某一方向为轴，卷曲360°而形成的无缝中空管。相邻管子之间的距离约为0.34nm，与石墨中碳原子层与层之间的距离0.335nm相近，所以这种结构一般被称为碳纳米管，这是继C60之后发现的碳的又一同素异形体，是碳团簇领域的又一重大科研成果[1]。 2 碳纳米管的结构 碳纳米管（CNT）又名巴基管，是一种具有特殊结构（径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级、管子两端基本上都封口）的一维量子材料。它是由单层或多层石墨片围绕中心轴按一定的螺旋角卷绕而成的无缝、中空的“微管”，每层由一个碳原子通过sp2杂化与周围3个碳原子完全键合后所构成的六边形组成的圆柱面。根据形成条件的不同，碳纳米管存在多壁碳纳米管(MWNTs)和单壁碳纳米管(SWNTs) 两种形式。MWNTs一般由几层到几十层石墨片同轴卷绕构成，层间间距为0.34nm左右，其典型的直径和长度分别为 2-30nm0.1-50μm.SWNTs由单层石墨片同轴卷绕构成，其侧面由碳原子六边形排列组成，两端由碳原子的五边形封顶。管径一般从10-20nm，长度一般可达数十微米，甚至长达20cm[2]。 3碳纳米管的制备 碳纳米管的合成技术主要有：电弧法、激光烧蚀(蒸发)法、催化裂解或催化化学气相沉积法(CCVD),以及在各种合成技术基础上产生的定向控制生长法等。 3.1电弧法利用石墨电极放电获得碳纳米管是各种合成技术中研究得最早的一种。研究者在优化电弧放电法制取碳纳米管方面做了大量的工作.T. W. Ebbeseo在He保护介质中石墨电弧放电，首次使碳纳米管的合成达到了克量级。为减少相互缠绕的碳纳米管在阴极上的烧结，D.T.Collbert将石墨阴极与水冷铜阴极座连接，大大减少了碳纳米管缺陷。C. Journet等在阳极中填人石墨粉末和铱的混合物，实现了SWNTs的大量制备。研究发现，铁组金属、一些稀土金属和铂族元素或以单个金属或以二金属混合物均能催化SWNTs合成。 近年来，人们除通过调节电流、电压，改变气压及流速，改变电极组成，改进电极进给方式等优化电弧放电工艺外，还通过改变打弧介质，简化电弧装置。 综上所述，电弧法在制备碳纳米管的过程中通过改变电弧放电条件、催化剂、电极尺寸、进料方式、极间距离以及原料种类等手段而日渐成熟。电弧法得到的碳纳米管形直，壁簿(多壁甚至单壁).但产率偏低，电弧放电过程难以控制，制备