SMA揭秘：揭秘单壁碳纳米管的神奇应用

碳纳米管是什么东西 碳纳米管应用于哪些地方

碳纳米管的特点

1、结构特征：碳纳米管的径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级，管子的两端基本上都是封口的。

2、分类：碳纳米管可以按照石墨烯片的层数分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管，它可以看做是石墨烯片层卷曲而成的。

3、性质：碳纳米管具有良好的力学性能，它的硬度十分的高，并且具有良好的导电、导热性能。

4、健康影响：碳纳米管如果直接和人的眼睛接触，可能会引起眼睛不适，如果和皮肤接触，则会造成皮肤过敏。

碳纳米管应用于哪些地方

在知道了碳纳米管是什么东西之后，我们还可以说说碳纳米管应用于哪些地方。碳纳米管可以制成透明导电的薄膜，用来作为触摸屏的材料，还可以制备成超强力学性能的复合材料，是一种十分有用的物质。

碳纳米管的作用和用途

碳纳米管作为一种先进的纳米材料，在多个领域展现出巨大的应用潜力。首先，它可以制成透明导电的薄膜，有望替代传统的ITO材料，用于制造触摸屏。尽管科学家曾尝试将粉状的碳纳米管配成溶液并直接涂布在PET或玻璃衬底上，但这项技术尚未进入量产阶段。

自2008年首次成功开发出碳纳米管触摸屏以来，这一技术已经在多款智能手机上得到应用，展现了碳纳米管在触摸屏领域的巨大潜力。除了触摸屏，碳纳米管还可以作为模具使用。通过在碳纳米管的内部填充金属、氧化物等物质，可以制备出最细的纳米尺度的导线，为电子设备的微型化提供了新的可能性。

此外，碳纳米管还可用作电双层电容器的电极材料。电双层电容器不仅具有电容器的特性，还可以作为一种能量存储装置。这种电容器可以大电流充放电，几乎不存在充放电过电压的问题，循环寿命可达上万次，并且工作温度范围非常宽。

碳纳米管由碳原子二维六方晶格组成，可以弯曲并结合形成中空圆柱体。作为碳的同素异形体之一，它介于富勒烯和石墨烯之间。除了单壁碳纳米管外，还有由两个或多个嵌套纳米管组成的多壁变体，以及卷成如卷轴般的多层石墨烯状条带。这些不同的结构和形态使得碳纳米管在各个领域都有广泛的应用前景。

碳纳米管的种类、特点及其应用

碳纳米管，作为一类特殊结构的量子材料，主要由石墨片绕中心按一定角度卷曲而成，管壁由六边形碳原子网格构成。根据管壁层数，碳纳米管可分为单层或多层，单壁碳纳米管直径约0.75-3nm，长度可达1-50um；多壁碳纳米管直径约2-30nm，长度0.1-50um。碳纳米管还可依据碳六边形沿轴向取向分为锯齿型、扶手椅型和螺旋型，其中扶手椅型和锯齿型单壁碳纳米管无螺旋，不存在手性，而0°-30°之间的单壁碳纳米管具有螺旋，分为左螺旋和右螺旋。碳纳米管根据导电性质分为金属型和半导体型，当n-m=3k(k为整数)时为金属型；n-m=3k±1时为半导体型。碳纳米管还可根据管壁缺陷分为完善碳纳米管和含缺陷碳纳米管，以及根据外形均匀性和整体形态分为直管型、碳纳米管束、Y型、蛇型等。

碳纳米管具有独特的电学、力学、导热和吸附性能。电学性能方面，碳纳米管上的P电子形成大范围离域π键，展示出显著的电学性质，如金属性或半导体性质。碳纳米管的力学性能十分优越，具有高模量、高强度，抗拉强度可达50-200GPa，是钢的100倍，密度仅为钢的1/6。碳纳米管的导热性能良好，CNTs具有非常大的长径比，使得其沿着长度方向的热交换性能很高，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。此外，碳纳米管具有超大的比表面积，吸附性能强，并且具有良好的电磁波吸收性能。

碳纳米管的制备方法包括电弧放电法、化学气相沉积法、激光蒸发法、低温固相热解法、离子轰击法和聚合反应合成法等。电弧放电法是主要方法，但生成的碳纳米管混杂，纯度不高。化学气相沉积法可以得到较高纯度的碳纳米管，但管径不整齐。激光蒸发法更有利于单壁碳纳米管的生长，易于进行生长机理的分析。低温固相热解法过程稳定，不需要催化剂，易于大规模生产。离子轰击法易于连续生产，但设备限制了规模。聚合反应合成法利用模板复制扩增的方法，有可能复制、扩增出数量几百万倍于模板数量的、同类型的碳纳米管，成为制备高纯度碳纳米管的新方式。水热合成法以镍为催化剂，制备碳纳米管，应用于复合材料领域，如作为催化剂载体材料、高强度碳纤维材料等。

碳纳米管的应用领域广泛，包括电子、复合材料、新能源、医疗及生物工程和环境保护等。在电子领域，碳纳米管可以应用于纳米电子器件，制造高效太阳能转化器，成为制造新一代平面显示屏的材料。在复合材料领域，碳纳米管作为高强度碳纤维材料，应用于催化纤维和膜工业。在新能源领域，碳纳米管可用于储氢材料和超级纳米碳纤素电池，提供清洁能源和绿色能源。在医疗及生物工程领域，碳纳米管可以作为智能生物纳米管，运送药物；在环境保护领域，碳纳米管的特性可用于发展新的保湿材料，提升土壤保水能力，解决沙漠化问题。

碳纳米管有多神奇?

碳纳米管是一种极为神奇的材料，具有众多优异特性。

其一，力学性能超强。它的强度极高，比钢铁还要坚硬许多倍，却又有着良好的柔韧性，可以被弯曲甚至拉伸而不断裂，这使得它在航空航天等对材料强度要求苛刻的领域有着巨大应用潜力。

其二，电学性能独特。碳纳米管既可以表现为金属性，具有良好的导电性，又可以是半导体性，这一特性让它在电子器件领域大显身手，有望用于制造更小、更快的芯片，推动电子技术的进一步发展。

其三，热学性能卓越。它有着极高的热导率，能够快速传导热量，在散热领域，如高性能计算机的散热系统中，有着广阔的应用前景，可有效解决散热难题。此外，它还具备较大的比表面积，在储能、催化等领域也展现出独特优势。