什么是碳纳米管

Carbon nanotube

科学家们并不了解碳纳米管或碳纳米管的所有内容，但他们确实知道它们是由碳原子组成的非常薄的轻质空心管。碳纳米管就像一块石墨片，被卷成圆柱体，具有独特的六边形网格构成片材。碳纳米管非常小;一个碳纳米管的直径为1纳米，是人发直径的万分之一（1 / 10,000）。碳纳米管可以生产不同的长度。

碳纳米管根据其结构分类：单壁纳米管（SWNT），双壁纳米管（DWNT）和多壁纳米管（MWNT）。不同的结构具有使纳米管适合于不同应用的各种特性。

由于其独特的机械，电学和热学性质，碳纳米管为科学研究和工业及商业应用提供了令人兴奋的机会。复合材料行业中CNT的潜力很大。

碳纳米管是如何制造的？
蜡烛火焰自然形成碳纳米管。然而，为了在研究和制成品的开发中使用碳纳米管，科学家开发了更可靠的生产方法。虽然使用了许多生产方法，但化学气相沉积，电弧放电和激光烧蚀是生产碳纳米管的三种最常用的方法。

在化学气相沉积中，碳纳米管从喷洒在基板上的金属纳米粒子种子生长并加热到700摄氏度（1292华氏度）。引入该过程的两种气体开始形成纳米管。（由于金属和电路之间的反应性，有时使用氧化锆代替纳米颗粒种子的金属。）化学气相沉积是最常用的商业生产方法。

电弧放电是用于合成碳纳米管的第一种方法。端对端放置的两个碳棒被电弧蒸发以形成碳纳米管。虽然这是一种简单的方法，但碳纳米管必须进一步与蒸汽和烟灰分离。

激光烧蚀在高温下配对脉冲激光和惰性气体。脉冲激光使石墨蒸发，从蒸汽中形成碳纳米管。与电弧放电方法一样，碳纳米管必须进一步纯化。

碳纳米管的优点
碳纳米管具有许多有价值和独特的性质，包括：

高导热性和导电性
光学特性
灵活性
增加刚度
高抗拉强度（每单位重量比钢强100倍）
重量轻
导电范围

当应用于产品时，这些特性提供了巨大的优势。例如，当用于聚合物时，块状碳纳米管可以改善产品的电学，热学和电学性质。

应用和用途
今天，碳纳米管在许多不同的产品中得到应用，研究人员继续探索创造性的新应用。

目前的应用包括：

自行车组件
风力发电机
平板显示器
扫描探针显微镜
传感设备
海洋涂料
运动器材，如滑雪板，棒球棒，曲棍球棒，射箭箭和冲浪板
电路
电池寿命更长
电子产品

碳纳米管的未来用途可能包括：

服装（防刺和防弹）
半导体材料
宇宙飞船
太空升降机
太阳能板
癌症治疗
触摸屏
能源储备
光学
雷达
生物燃料
液晶显示器
亚显微试管

虽然目前高生产成本限制了商业应用，但新生产方法和应用的可能性令人鼓舞。随着对碳纳米管的理解扩大，它们的用途也将扩大。由于碳纳米管具有独特的重要特性，因此不仅可以改变日常生活，还可以进行科学探索和医疗保健。

碳纳米管可能的健康风险
碳纳米管是一种非常新的材料，具有很少的长期历史。虽然没有人因纳米管而生病，但科学家在处理纳米粒子时却在谨慎行事。人类的细胞可以处理有毒和外来的颗粒，如烟雾颗粒。但是，如果某个外来粒子太大或太小，它们的身体可能无法捕获并处理掉该粒子。这是石棉的情况。

潜在的健康风险不会引起警报，但是，处理和使用碳纳米管的人员应采取必要的预防措施以避免暴露。