碳纳米管是由石墨碳原子结晶而成的无缝、空心棒状纳米碳材料。 它可以看作是由石墨烯层卷起的半径仅为几纳米的微管。 管的一端或两端由富勒烯半球覆盖。 根据碳纳米管中碳原子的层数，碳纳米管分为单壁碳纳米管（）和多壁碳纳米管（）。 单壁碳纳米管由单层石墨卷制而成，内径1-6Na，长径比高。 它们是结构完美的单分子材料。 多壁碳纳米管可以看作是由多个不同半径的单壁碳纳米管同轴套接而成，层宽为0.34Na。
主要表现
优异的热性能
由于碳纳米管的结构与高分子材料相似，但碳纳米管的结构更加稳定，并具有超高的长径比，因此碳纳米管具有超高的伸长硬度和良好的柔韧性和弹性。 碳纳米管的伸长率和硬度是钢的100倍，弹性挠度是钢的5倍，密度仅为钢的1/6。 碳纳米管被压碎后，除去压力，它可以像弹簧一样立即恢复到原来的形状。
良好的导电性
由于碳纳米管的结构与石墨的片状结构相同，因此具有良好的热性能，并且随着碳纳米管内径的减小，表现出更好的导电性，最高可达浊度的一部分金属铜的比率。 一万次。 据说，当内径大于6Na时，碳纳米管可视为量子线； 当内径大于0.7Na时，碳纳米管在高温条件下具有超导性能。
良好的传质性能
由于碳纳米管具有超高的长径比，沿其厚度方向具有较高的热交换性能，但沿其径向的热交换性能较低，因此利用碳纳米管可以合成各向异性导热材料。 。 据悉，碳纳米管具有很高的导热系数，只要将少量碳纳米管混入其他材料中，就可以大大增强复合材料的导热系数。
优异的光学性能
碳纳米管具有光学偏振、光学各向异性、电致发光以及对红外辐射异常敏感等特性。
良好的电磁性能
碳纳米管的尖端具有纳米级的曲率，只需相对较低的电流即可发射大量电子，表现出良好的场致发射特性。
其他属性
碳纳米管还具有熔点高（据说是已知材料中熔点最高）、吸附能力强、催化催化性能强、宽带微波吸收能力强等优点。
主要应用
1、用于制备碳纳米合成材料，如高硬度复合材料、导电塑料、电磁干扰屏蔽材料、隐形材料、暗室吸波材料等。 2、用于制造电物理元件，如扫描探头的探头显微镜、室温探测器、燃料板、电极、生物传感器等。 3.用于制作场发射显示器件。 4.用于制造碳纳米管场效应晶体管。 5、用于制造超级电容器，碳纳米管超级电容器是已知容量最大的电容器。 6、用于制作信息写入和输出探针，实现超高密度存储。 7、用作催化剂或吸附剂。 8、用于制造超大型散热器。 9、用于制造纳米同轴电缆、电子开关、高速光电传感器等。
制备方法
圆弧法
电弧法是最早制备碳纳米管的方法，也是制备单壁碳纳米管最重要的方法。 其制备过程为：在真空容器中充入惰性气体或二氧化碳，以掺有催化剂的石墨作为电极。 当电弧产生时，从阳极蒸发的石墨沉积在阴极石墨上，生成碳纳米管。 电弧法特点是简单、快速，制备的碳纳米管笔直、结晶度高，但产值不高，且低温时掺杂非晶碳杂质造成缺陷。
激光蒸发
激光蒸发法主要生产单壁碳纳米粒子。 制备过程如下：将与金属催化剂混合的石墨靶材放入密闭的长石英管中，将石英管放入加热炉中，当炉温升至1℃时，向管内充入惰性二氧化碳，进行辐照。用激光将石墨靶材制成气态碳和催化剂颗粒，由气流携带从低温区到高温区，在共同作用下生长成单壁碳纳米管。 由于产值低、设备高等激励因素，该方法尚未得到推广应用。
催化热解
催化热解法又称物理液相沉积法，包括晶界法和底栖法。 碳化物法的过程是：将催化剂附着在石墨或陶瓷碳化物上，低温通入的含碳二氧化碳在催化剂颗粒上分解生长碳纳米管。 底栖法的工艺过程如下：首先将催化剂加热，使其成为气态，然后与碳氢化合物二氧化碳一起引入反应室，在不同温度区分解，分解后的催化剂原子逐渐聚集成纳米颗粒，底栖二氧化碳沉积在反应室中。 在空间中，碳氢化合物二氧化碳分解的碳原子逐渐沉淀在催化剂纳米颗粒的表面并形成碳纳米管。 这些方法反应室温低、易于控制、产值高、产物含量高、成本低、适用性强，目前得到广泛应用。
其他制备方法
前景
碳纳米管作为最具开发价值的纳米材料之一，自被发现以来就引起了各国专家的关注。 经过20多年的探索和实践，碳纳米管已经进入大规模生产和使用阶段。 近五年来，碳纳米管产业保持快速发展。 据业内专业人士介绍，2016年我国碳纳米管产值增速达到80%左右。 2017年，大量企业正在布局或拓展碳纳米管产业。 我们相信，随着碳纳米管的不断探索和智能制造的快速发展，碳纳米管必将发挥更加重要的作用，并将继续保持快速发展。
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