? 純碳原子構(gòu)成石墨烯和碳納米管的基礎(chǔ)。石墨烯是形成所有其他碳同素異形體的基本結(jié)構(gòu)元素，包括碳納米管、木炭、石墨和富勒烯。
由于碳納米管（CNT）的獨(dú)特性能，其用途擴(kuò)展到場發(fā)射、儲(chǔ)能、生物醫(yī)學(xué)、工業(yè)催化劑、粘合劑、熱材料等各種應(yīng)用。還因?yàn)樗鼈兙哂袌?jiān)固且重量輕的令人印象深刻的特性，并且是出色的熱和電導(dǎo)體。
為了形成碳納米管，需要對(duì)碳和石墨烯的基本形式進(jìn)行處理，形成薄片，然后卷成圓柱體。用于制造納米管的石墨烯片是二維的，因?yàn)槭┲挥幸粋€(gè)原子厚，這賦予了碳納米管一些特殊的性質(zhì)。
石墨烯和碳納米管之間的相似之處
石墨烯和碳納米管具有相似的特性，這使得它們引起了眾多行業(yè)的研究人員的興趣。它們通常被考慮用于相同的應(yīng)用，因此，科學(xué)家們現(xiàn)在正在研究將石墨烯與碳納米管結(jié)合起來，用它們來制造電子產(chǎn)品、傳感器、電池等。
這些物質(zhì)之間存在一些差異，正如我們所討論的，石墨烯是二維的，而盡管它們是由石墨烯構(gòu)成的，但碳納米管被認(rèn)為是一維的。兩者還具有不同的半導(dǎo)體特性。單壁碳納米管具有金屬或半導(dǎo)體特性，帶隙在0到2eV左右。然而，嘗試使用石墨烯作為半導(dǎo)體是有問題的，因?yàn)樗膸稙榱恪?/span>
此外，使用碳納米管通常被認(rèn)為比使用石墨烯更困難，因?yàn)槎ㄎ缓瓦B接它們具有挑戰(zhàn)性。
碳納米管的生產(chǎn)
碳納米管的生產(chǎn)理論上很簡單。將單層石墨烯（一個(gè)原子厚）卷成管狀，形成單壁碳納米管。除此之外，這些石墨烯片層可以卷起來形成多壁碳納米管，其性能略有不同?？茖W(xué)家們已經(jīng)開發(fā)出了制造不同直徑和長度的這些材料的方法，以便他們可以將它們用于不同應(yīng)用所需的特定性能。
目前，生產(chǎn)碳納米管的方法主要有三種，分別是電弧放電、激光燒蝕石墨和化學(xué)氣相沉積（CVD）。石墨的電弧放電和激光燒蝕是兩種從石墨開始燃燒的方法，產(chǎn)生一種氣體，從中形成碳納米管。最廣泛使用的碳納米管生產(chǎn)方法是CVD，它能夠在更易于管理的條件下以更低的成本生產(chǎn)更多的納米管。該方法涉及將金屬催化劑與含碳反應(yīng)氣體結(jié)合，結(jié)果在爐內(nèi)的催化劑上形成碳納米管。
所有碳納米管的生產(chǎn)方法都需要純化過程以提高所產(chǎn)生的碳納米管的純度。金屬封裝的納米顆粒、金屬顆粒和無定形碳會(huì)污染納米管，使其純度降低，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)缺陷，從而改變納米管的物理化學(xué)性質(zhì)。因此，一旦管子形成，純化步驟就必不可少。純化可以采取酸處理或在過程結(jié)束時(shí)進(jìn)行超聲波的形式。
鑒于碳納米管的應(yīng)用不斷增長，我們可以期待其制造工藝的發(fā)展?？茖W(xué)家們需要大量的純樣品用于研究和商業(yè)應(yīng)用，這可能會(huì)推動(dòng)新的、更好的生產(chǎn)方法的創(chuàng)新。
