综述：碳纳米管材料的发展、性能与应用”
纳米碳材料的特性及应用
纳米碳材料的特性及应用纳米碳材料是指由碳原子组成的材料，在纳米尺度下具有特殊的物理、化学和电子性质。
常见的纳米碳材料包括纳米管、纳米颗粒和石墨烯等。
纳米碳材料具有以下特性：1. 巨大的比表面积：纳米碳材料具有极高的比表面积，使其具有优异的吸附性能和催化性能。
比表面积的增大有助于提高材料的活性。
2. 准一维或二维结构：纳米碳材料常常具有准一维或二维结构，例如碳纳米管是一种具有管状结构的材料，石墨烯是一种单层碳原子排列成二维平面结构的材料。
这种结构使纳米碳材料具有特殊的电子和光学性质。
3. 高导电性和高机械强度：纳米碳材料具有优异的导电性和机械强度。
其中，碳纳米管具有优异的导电性和力学性能，是一种理想的导电材料。
石墨烯也具有较高的导电性和机械强度，具有广泛的应用前景。
4. 优异的光学特性：纳米碳材料具有优异的光学特性，例如碳纳米管具有独特的吸收和发射光谱特性，可以应用于光电器件和生物标记。
纳米碳材料在许多领域具有广泛的应用，包括以下几个方面：1. 电子学应用：由于纳米碳材料具有优异的导电性和机械强度，常用于制备导电材料和电子器件。
碳纳米管和石墨烯等纳米材料可用于制备柔性电子器件、场发射材料和导电粘合剂等。
2. 催化应用：纳米碳材料具有较大的比表面积和良好的催化性能，可用作催化材料。
纳米碳材料在催化剂的设计和开发中起到重要的作用，特别是碳纳米管在应用于催化反应中具有较高的活性和选择性。
3. 吸附材料：纳米碳材料具有巨大的比表面积和优异的吸附性能，可用作吸附剂。
纳米碳材料对有机物质和重金属离子等具有良好吸附能力，可应用于环境污染物的吸附和处理。
4. 生物医学应用：纳米碳材料在生物医学领域具有广泛的应用。
纳米碳材料具有较好的生物相容性和生物活性，可以用于生物传感器、药物传递、组织工程和生物成像等方面。
5. 能源存储和转换：纳米碳材料在能源领域具有重要的应用价值。
碳纳米管和石墨烯等纳米材料具有较高的电导率，可用于制备电池电极材料、超级电容器和燃料电池等。
碳纳米管材料的性质分析与应用
碳纳米管材料的性质分析与应用碳纳米管是一种由碳原子组成的纳米材料，具有高强度、高导电性和高导热性等特点，因此受到了广泛关注。
本文将讨论碳纳米管材料的性质分析与应用。
一、碳纳米管的结构和性质分析碳纳米管的结构类似于由碳原子组成的一个或多个圆柱形，其直径大约在1到100纳米之间，长度可以达到数十微米。
碳纳米管具有很强的机械强度和稳定性，原因在于其碳原子之间形成了一种非常稳定的共价键结构。
在电学方面，碳纳米管也表现出极好的导电性能，从而在电子器件和导电材料中发挥了重要作用。
此外，碳纳米管还具有热稳定性、化学稳定性以及低摩擦等优异特性，使其在仿生学、材料学和机械工程等领域具有广泛的应用前景。
二、碳纳米管在电子器件中的应用由于碳纳米管的半导体性质和导电性能，因此在纳米电子学研究领域中得到了广泛应用。
最近的研究表明，碳纳米管可以作为半导体材料制备场效应晶体管，并在微电子器件和集成电路中发挥重要作用。
碳纳米管场效应晶体管可以大大提高电路的响应速度和功率效率，此外还具有在高电压下良好的稳定性。
由于碳纳米管的微观尺寸限制了电路的噪声限制，从而提高了电路的信噪比。
三、碳纳米管在生物医学中的应用碳纳米管在生物医学中的应用可追溯到2002年，研究表明碳纳米管在生物医学中的应用主要侧重于药物释放、生物成像和作为实验室生物学中的牵引工具等方面。
其中，碳纳米管的药物释放功能是最有发展前景的应用之一。
碳纳米管可以通过修饰表面分子和光敏剂等手段，控制药物的释放速度和药效，从而有效地治疗癌症和其他疾病。
四、碳纳米管在材料加固中的应用碳纳米管的高强度和稳定性也被广泛应用于材料加固领域，例如高强度的复合材料和防弹衣等。
由于碳纳米管的高强度和低密度，因此对于机载、航空和装甲等应用，可以降低材料的重量，提高其效率。
五、碳纳米管在环境治理中的应用碳纳米管还可以作为环境治理的重要工具，如有机污染物的去除和水资源的净化等。
例如，研究表明碳纳米管可以通过吸附和光催化降解机制，去除水中的有机污染物。
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。
碳纳米管在电子学领域的应用
碳纳米管在电子学领域的应用随着科技的不断发展，电子产品的性能和功能不断提升，这离不开新材料的应用。
碳纳米管作为一种新型材料，其在电子学领域的应用越来越广泛。
本文将探讨碳纳米管在电子学领域的应用，并阐述其特点和优势。
一、碳纳米管的特点和优势碳纳米管是由单层或多层碳原子形成的管状结构，其直径可以达到纳米级别。
碳纳米管具有以下特点和优势：1.高强度、高刚度和高韧性碳纳米管的强度是钢铁的几倍，而其刚度和韧性也非常高，因此碳纳米管具有很强的抗拉强度和撕裂强度。
这使得碳纳米管在高要求的电子产品中得到了广泛应用。
2.导电性和热传导性能强由于碳纳米管的电阻率很低，因此其导电性能非常好。
另外，碳纳米管还具有很高的热传导性能，可以有效地散热，从而保护电子产品的正常工作。
3.尺寸小、表面积大由于碳纳米管的尺寸很小，因此其表面积非常大。
这使得碳纳米管可以在极小的空间内承载更多的电子元件，从而提高电子产品的性能。
二、碳纳米管在电子学领域的应用碳纳米管在电子学领域的应用非常广泛，前沿的应用包括：1.场效应晶体管碳纳米管场效应晶体管是目前研究的热点之一。
碳纳米管可以用作通道材料，其高导电性能和小尺寸可以提高场效应晶体管的性能。
此外，碳纳米管还可以用作场效应晶体管的栅极。
2.纳米电子学器件由于碳纳米管的尺寸很小，因此可以制作出各种超小型的纳米电子学器件。
这些器件包括纳米晶体管、纳米逻辑门和纳米传感器等。
3.太阳能电池碳纳米管可以作为太阳能电池的电极材料。
其高导电性能和小尺寸可以提高太阳能电池的转化效率。
4.柔性电子学器件碳纳米管可以制作成柔性电子学器件，可以应用于柔性显示器、生物传感器和可穿戴式设备等。
三、碳纳米管应用面临的挑战虽然碳纳米管在电子学领域的应用非常广泛，但是其应用面临一些挑战。
1.碳纳米管的制备技术和成本目前，碳纳米管的制备技术还不成熟，并且成本比较高。
这限制了其在一些电子产品中的应用。
2.碳纳米管的可靠性和稳定性由于碳纳米管的尺寸很小，其可靠性和稳定性面临很大的挑战。
新材料科学中的碳纳米管材料
新材料科学中的碳纳米管材料碳纳米管是一种由碳原子构成的管状结构，在新材料科学中具有重要的应用价值。
碳纳米管的特殊结构使得它具有许多独特的性质和优异的物理化学性能，有着广泛的应用范围和前景。
一、基本介绍碳纳米管是一种类似于石墨烯的碳材料，其结构是由碳原子构成的具有管状形态的微观结构。
碳纳米管的直径在纳米级别，一般为1纳米到50纳米之间。
它的长度可以是数十微米到数百微米，甚至可以达到数厘米以上。
碳纳米管具有很多独特的性质，比如强度高、导电性好、导热性好、化学稳定性强等等。
这些性质决定了碳纳米管可以广泛应用于电子、机械、光学、化学等领域。
二、应用领域1.电子领域在电子领域中，碳纳米管作为一种新型的半导体材料，具有很多优异的性质，如高电导率、高耐电压性、超短开关时间等。
这些特点使得碳纳米管可以广泛应用于晶体管、场效应晶体管、逆变器、传感器等电子器件中。
2.机械领域在机械领域中，碳纳米管有着很高的强度和韧性，可以被用于制作高强度的机械零部件。
例如，碳纳米管可以制成强度高、重量轻、耐磨损的轮胎、杆、桥梁等。
此外，碳纳米管还可以制成高性能的自行车、汽车、飞机等机械设备。
3.光学领域在光学领域中，碳纳米管可以制成具有高透明度和高导电性的薄膜，可以被应用于太阳能电池板、智能窗等光学器件中。
4.化学领域在化学领域中，碳纳米管可以被用作催化剂、吸附剂和分离材料。
例如，碳纳米管可以被用来催化氢气的产生和净化工业废气。
此外，碳纳米管还可以被用来制备高效的分离膜，用于饮用水的净化。
三、未来发展趋势由于碳纳米管具有独特的物理化学性质，有着广泛的应用前景，因此在近年来得到了广泛的关注。
未来，碳纳米管的发展将主要集中在以下几个方面：1.化学合成方法的改进当前，碳纳米管的主要制备方法是电弧放电法、激光热解法和化学气相沉积法。
然而这些方法存在制备成本高、质量不稳定、难于大规模制备等问题。
因此，未来的发展方向是改进或发展出更简单、更可控性强、更可扩展的制备方法，以适应未来碳纳米管的大规模制备需求。
碳纳米管的功能
碳纳米管的功能碳纳米管是一种由碳原子排列而成的纳米材料，具有高强度、高导电性、高热导性等特点，应用领域广泛。
下面将从各方面介绍碳纳米管的功能。
1. 电子学领域：碳纳米管是一种理想的纳米导体，在微电子器件、半导体照明等领域得到广泛应用。
它具有良好的电子传输性能，传输速度快，抗干扰性强，特别适合在高速电子器件中应用。
碳纳米管晶体管、电路板等元件已经被广泛应用于电脑、手机等各种电子设备中。
2. 新型材料领域：碳纳米管具有极高的强度和韧性，比钢铁更为坚固，是一种理想的新型材料。
碳纳米管可以用于制造高强度、高韧性的材料，如碳纳米管增强塑料、碳纳米管复合材料、碳纤维增强复合材料等。
这些材料在飞机、汽车、船舶、建筑等领域有广泛的应用。
3. 催化剂领域：碳纳米管可以作为催化剂载体，提高反应速率和选择性，从而在催化剂领域得到广泛应用。
碳纳米管与金属或金属氧化物复合可以用于氧化还原反应、制备化学品等。
此外，碳纳米管还可与DNA等生物大分子结合，用于生物催化反应等应用。
4. 生物医学领域：碳纳米管具有良好的生物相容性，可以用于生物医学领域中的诊断和治疗。
比如，将碳纳米管表面修饰成靶向特定癌细胞的分子后，可以用作肿瘤靶向治疗。
此外，还可以将药物包裹在碳纳米管内，可以减少药物的毒性和副作用，提高药物的疗效性。
5. 传感器领域：碳纳米管可以用作传感器的探针，具有高灵敏度和高选择性。
比如，利用碳纳米管的电导率随吸附分子量的变化，可以将其应用于气体、溶液等分子的检测。
碳纳米管还可以用于传感器的导电元件，提高了传感器的灵敏度和精度。
综上所述，碳纳米管具有多种功能，并在各个领域都有广泛的应用前景。
随着科技的不断发展，碳纳米管的应用将会越来越广泛，也将会带来更多的前沿研究和技术突破。
碳纳米管 用途
碳纳米管用途
碳纳米管是一种纳米级的碳材料，具有许多独特的物理和化学性质，因此在许多领域有着广泛的应用。
以下是一些碳纳米管的常见用途：1. 纳米电子学：碳纳米管可以用作高性能的纳米电子器件的构建材料，例如晶体管、场效应晶体管、透明导电薄膜等。
2. 纳米材料增强：碳纳米管可以增强金属、聚合物等材料的力学性能，使其具有更高的强度和刚度。
这种增强效果使其在航空航天、汽车、建筑等领域有广泛应用。
3. 电池和超级电容器：碳纳米管可以用作电极材料，用于制造高能量密度和高功率密度的电池和超级电容器。
4. 催化剂载体：由于碳纳米管具有大比表面积和优良的导电性，因此可以用作催化剂的载体，用于催化反应中的催化剂固定和增加反应速率。
5. 生物医学应用：碳纳米管具有良好的生物相容性和荧光性能，可以用于生物成像、药物传递、组织工程等生物医学应用。
6. 传感器：碳纳米管可以用于制造高灵敏度的传感器，例如气体传感器、生物传感器等。
7. 纳米电缆：由于碳纳米管具有优秀的电导性能，可以用作纳米尺度的电缆，用于电子器件的互连。
总体而言，碳纳米管的应用潜力非常广泛，涵盖了电子学、材料科学、能源、生物医学等多个领域。
随着技术的进一步发展，碳纳米管的应用前景将不断拓展。
碳纳米管在电子器件中的应用
碳纳米管在电子器件中的应用一、引言碳纳米管（Carbon Nanotube，简称CNT）是一种由碳原子构成的一维纳米材料，具有优异的机械性能、导电性能和热导性能。
随着纳米科技的发展，碳纳米管越来越多地应用于电子器件中，为电子技术带来了新的突破。
本文将就碳纳米管在电子器件中的应用进行介绍和分析。
二、碳纳米管的基本性质碳纳米管具有很多独特的性质，使其在电子器件领域表现出卓越的特点和应用潜力。
1. 纳米尺度：碳纳米管的直径通常在1~2纳米量级，长度可以从纳米到微米。
这种纳米尺度的特点使得碳纳米管成为纳米电子器件的理想构建单元。
2. 优异的导电性：碳纳米管具有优异的电子输运性能，其电导率可以达到金属的水平。
这意味着碳纳米管可以用作高性能导线、电极和场效应晶体管等。
3. 优异的机械性能：碳纳米管具有强度高、刚度大、弯曲能力强的特点，可以在弯曲、拉伸和扭转等变形过程中保持良好的稳定性。
这种特性使得碳纳米管可以用于制备柔性电子器件。
4. 热导性能：碳纳米管的热导率极高，可以达到理论极限。
这使得碳纳米管成为散热材料和热电材料的理想选择。
三、碳纳米管在电子器件中的应用1. 导线与电极由于碳纳米管具有优异的导电性能，可以将其应用于导线和电极的制备。
相比传统的金属导线，碳纳米管导线具有更小的体积和重量，更高的电导率和更大的通电面积。
同时，碳纳米管电极在能量存储器件、电化学催化等领域也有广泛的应用。
2. 纳米场效应晶体管碳纳米管可以作为纳米场效应晶体管的理想通道材料。
由于其尺寸远小于传统的材料，碳纳米管晶体管可以实现更高的密度和更低的功耗。
此外，碳纳米管晶体管还可以在柔性基底上制备，为柔性显示器、传感器等提供了新的解决方案。
3. 传感器碳纳米管的高灵敏度、高选择性和快速响应特性使其成为传感器领域的理想材料。
在气体传感器、生物传感器和化学传感器中，碳纳米管可以作为传感材料或传感电极，实现对特定气体、生物分子或化学物质的检测。
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大连东软信息学院电子工程系《微电子发展前沿技术》期末大作业项目一二三四总分分数综述：碳纳米管材料的发展、性能与应用姓名刘胜班级微电子11001班学号11160600113专业电子信息工程（微电子制造方向）2014年5月18日目录第1章前言 (1)1.1碳纳米管简介 (1)1.2碳纳米管的发展 (1)1.3碳纳米管现状 (3)第2章碳纳米管的优秀性能 (4)2.1电学性能 (4)2.2力学性能 (4)2.3热学性能 (4)2.4复合材料性能 (4)第3章碳纳米管的应用及前景 (5)3.1碳纳米管的应用 (5)3.2碳纳米管的前景 (6)参考文献 (8)第1章前言1.1碳纳米管简介碳纳米管,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, 可看作是由片层结构的石墨卷成的无缝中空的纳米级同轴圆柱体, 两端由富勒烯半球封帽而成。
按片层石墨层数分类, 可分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。
单壁碳纳米管可看成是由单层片状石墨卷曲而成, 而多壁碳纳米管可理解为不同直径的单壁碳纳米管套装而成, 层与层之间距离约0.3 4 n m 。
碳纳米管因其小尺寸效应和独特的分子结构，具有优异的物理化学性能。
一维分子材料和六边形完美连接结构使碳纳米管具有质量轻、强度高的特点；较大长径比及sp2、sp3杂化几率不同使碳纳米管具有优良的弹性；直径、螺旋角以及层间作用力等存在的差异使碳纳米管兼具导体和半导体的特性；独特的螺旋状分子结构使碳纳米管构筑的吸波材料具有比一般吸收材料高得多的吸收率。
碳纳米管具有最简单的化学组成及原子结合形态, 却展现了最丰富多彩的结构以及与之相关的物理、化学性能。
由于它可看成是片状石墨卷成的圆筒, 因此必然具有石墨优良的本征特性, 如耐热、耐腐蚀、耐热冲击、传热和导电性好、有自润滑性和生体相容性等一系列综合性能。
但纳米碳管的尺度、结构、碳原子相结合又赋予了碳纳米管极为独而有广阔应用前景的性能。
1.2碳纳米管的发展1991年日本NEC公司基础研究实验室的科学家饭岛澄男(Iijima)在高分辨透射电子显微镜下检验石墨电弧设备中产生的球状碳分子时，意外发现了由管状的同轴纳米管组成的碳分子,这就是现在被称作的“Carbon nanotube”，即碳纳米管,又名巴基管。
是一种外径为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[1]，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。
1993年，S.Iijima等和DS.Bethune等同时报道了采用电弧法，在石墨电极中添加一定的催化剂，可以得到仅仅具有一层管壁的碳纳米管，即单壁碳纳米管产物[2]。
1997年，AC.Dillon等报道了单壁碳纳米管的中空管可储存和稳定氢分子，引起广泛的关注。
相关的实验研究和理论计算也相继展开。
初步结果表明：碳纳米管自身重量轻，具有中空的结构，可以作为储存氢气的优良容器，储存的氢气密度甚至比液态或固态氢气的密度还高。
适当加热，氢气就可以慢慢释放出来。
研究人员正在试图用碳纳米管制作轻便的可携带式的储氢容器。
据推测，单壁碳纳米管的储氢量可达10%（质量比）。
此外，碳纳米管还可以用来储存甲烷等其他气体[2]。
2002年，美国、英国、法国和墨西哥等国的研究人员发现单层碳纳米管可在光照下自燃的特性，据认为将会在遥控爆破等领域有用武之地。
科学家们说，利用这一特性，将来也许可以制造出新型的光感应点火或触发装置。
2003年，日本信州大学和三井物产下属的CNRI子公司研制成功了直径只有0.4纳米的他纳米管，这标志碳纳米管达到超细程度。
2003年，墨西哥科研人员从墨西哥东南部油田提取的多份原油样品中发现了碳纳米管。
这是世界上首次在原油中发现天然碳纳米管。
2007年，日本首次开发出在大面积金属板上直接合成大量单层碳纳米管的技术。
其特点是利用了被称为“Super Growth法”的单层碳纳米管合成技术。
2008年，美国科学家的一项最新研究，定量测定了单壁碳纳米管(SWCNT)的电学性质。
他们发现，单壁碳纳米管中每32个碳原子就能够捕获并存储一个电子，而且很容易实现受控放电。
这一发现有助于科学家按照需求设计出作为电容器的碳纳米管，并提高电子设备和太阳能电池的光电和电气化学性能。
2008年，美国和巴西科学家的一项最新研究发现，碳纳米管薄层(也称巴克纸)却能够在拉伸和均匀压缩时，长度和宽度同时增加。
也就是说这种材料具有负的泊松比。
2010年，浙江大学和美国加利福尼亚大学科研人员成功合成世界上最小碳纳米管结构的富勒烯C90。
2010年，美国耶鲁大学的工程师们发现，碳纳米管的缺口可促使T细胞抗原在血液中凝聚，并激发人体自身的免疫反应，从而改进目前常用的继承性免疫疗法。
2012年，碳纳米管应用在生物传感器上，使原型生物传感器的速度几乎增加两倍[3]。
2013浙大研究出世界最轻固体材料碳纳米管纤维材料，斯坦福的研究团队发现碳纳米管或将成为硅芯片的替代材料，日本研究显示近红外线照射碳纳米管可杀死癌细胞[3]。
2014年美国国家标准与技术研究院（NIST）的研究人员开发出一种均匀的多壁碳纳米管为基础的涂料，可降低常用的泡沫内饰的易燃性。
清华大学成功研制出高性能碳纳米管导线[3]。
1.3 碳纳米管现状目前，各国在实验上对碳纳米管的研究方兴未艾，并都取得了一定的成就，美国发明了纳米秤，日本制成了铂填充的碳纳米管，德国制备出直径为lnm的碳纳米管。
我国个别研究成果虽然走在了世界最前沿，如合成出世界最长的碳纳米管、高质量碳纳米管储氢的研究等，但在纳米科技领域的总体水平与美日欧相比，差距还很大。
现在各国主要面临以下两个共同问题，使得碳纳米管不能真正得到工业应用。
如何实现高质量碳纳米管的连续批量工业化生产。
碳纳米管制备现状大致是：多壁碳纳米管能较大量生产，单壁碳纳米管多数处于实验室研制阶段，某些制备方法得到的碳纳米管生长机理还不明确，对碳纳米管的结构(管径、管长、螺旋度、壁厚、管表面石墨碳的结晶度等)还不能做到任意调节和控制，影响碳纳米管的产量、质量及产率的因素太多(如催化剂颗粒的大小、碳源的种类、温度、混合气体的种类及比例等)，使制得的碳纳米管都存在杂质高、产率低等缺点，还没有高效的纯化碳纳米管的方法。
如何更深入研究碳纳米管实际应用问题。
例如，在常温常压下如何解析氢气及加快其储氢放氢速度。
如何提高碳纳米管吸附容量的稳定性和吸附压力的敏感性。
再如，怎样才能制备出性能更为优异或能预期其性能的碳纳米管复合材料。
要解决这些共同难题，就需要研究人员们一方面突破技术关键，进一步研究开发新的、成本低廉、适合于大规模生产碳纳米管的技术，通过建模和模拟来加强生长现象与机理研究，另一方面继续深入研究其应用，把碳纳米管与各个领域结合起来，充分发挥其自身优异的特性。
第2章碳纳米管的优秀性能2.1电学性能由于碳纳米管具有很好的电学性能，特别是经高温退火处理消除部分缺陷后的碳纳米管，导电性能更高，使得目前关于碳纳米管的应用研究主要集中在电学领域．碳纳米管本身具有端部曲率半径小的结构特点，因此在代替钼针作场发射电极时，具有较低的激发电压，并具有自修补功能，可大大提高视屏系统的效率和功能．通过控制生产工艺，使碳纳米管中的五边形碳环/七边形碳环集中于管身中部，可改变碳纳米管的导电特性，使其具有半导体特性，可用于制作碳纳米管电子开关和CNTs二极管[4]。
2.2力学性能碳纳米管无缝管状结构和管身良好的石墨化程度赋予了碳纳米管优异的力学性能,抗拉强度达50～200GPa,是钢的100倍,密度却只有钢的1/6,至少比常规石墨纤维高一个数量级,因而被称为“超强纤维”。
同时还具有极高的弹性,它的弹性模量可达1TPa,与金刚石的弹性模量相当,约为钢的五倍[5-6]。
将碳纳米管作为复合材料增强体,可表现出良好的强度、弹性、抗疲劳性及各向同性,给复合材料的性能带来极大的改善。
因此，碳纳米管被认为是强化相的终极形式，人们估计碳纳米管在复合材料中的应用前景将十分广阔。
2.3 热学性能碳纳米管具有非常大的长径比,因而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,碳纳米管可以合成各向异性的热传导材料。
即使将碳纳米管捆在一起,热量也不会从一根纳米管传到另一根,纳米管优异的热学性能将能使它成为今后计算机芯片的导热板,也可用于发动机、火箭等各种高温部件[7]。
2.4复合材料性能碳纳米管的加人将更有利于发挥该类复合材料的高强度、低膨胀、导电导热性好及耐磨等特性[8]。
碳纳米管增强铜基复合材料具有良好的减摩耐磨性能，该复合材料的磨损过程包含跑合阶段和稳态磨损阶段，在稳态磨损阶段主要发生氧化磨损，同时还发生磨粒磨损;碳纳米管体积分数在12%—15%之间时，其润滑和抑制基体氧化的效果较好，因而复合材料的减摩耐磨性能最佳[9]。
第3章碳纳米管的应用及前景3.1 碳纳米管的应用1.高性能导电复合材料因其导电性能良好并具有极大的长径比，将极少量（1.5—4%）碳纳米管添加到聚合物中就能形成导电网络，获得高性能导电复合物，而其它导电碳材料的添加量在20%左右才能达到相同的导电效果，高添加量将严重影响复合材料的机械性能及加工性能。
2.硼、氮共掺杂使金属性碳纳米管转变为半导体在生长单壁碳纳米管过程中，原位进行硼、氮共掺杂，实验和理论研究发现，硼、氮共掺杂使金属性碳纳米管转变为半导体[10]。
使金属性的单壁碳纳米管的能隙被打开，使其转变为半导体性的纳米管，而B、N共掺杂并不改变半导体性碳纳米管的导电属性。
B、N共掺杂是解决半导体性和金属性纳米管不可分问题的一条有效的新途径。
3.用纳米碳管解决个人计算机内部散热通过纳米碳管可以解决个人计算机内部的散热问题。
因为纳米碳管导热的效果极佳，而且管子很小，且能在聚合物或涂层中悬浮。
4.碳纳米管在超级电容器电极材料方面的应用碳纳米管具有非常高的比面积，结晶度高，加之优异的导电性能和良好的机械性能，碳纳米管是制造超级电容器电极的理想材料。
梁逵等研究了硝酸改性处理的碳纳米管来制作电极所得超级电极电容器的质量比电容达到69F/g，而且这种电容器具有良好的频率响应特性。
超级电容是目前已知的最大容量的电容器，开发并利用碳纳米管做超级电容的电极材料存在巨大的商业价值。
5.催化剂的良好载体碳纳米管作为纳米材料家族的新成员，其特殊的结构和表面特性，优异的储氢能力和金属及半导体导电性，使其在加氢，脱氢和择型催化等反应中具有很大的应用潜力。