是的，但其导电性并非绝对保证。 碳纳米管（CNT）可以是非常优良的电导体——通常比铜还好——也可以是半导体，类似于硅。这种关键的区别不是由材料本身决定的，而是由单个纳米管特定的原子几何形状决定的。
决定碳纳米管电学特性的最重要因素是其手性（chirality）——将无缝的石墨片“卷曲”成管状的角度。这种结构上的扭曲决定了电子是自由流动（金属性）还是需要能量才能流动（半导体性）。
从石墨烯片到纳米管
基本构件：石墨烯
要理解纳米管，首先必须理解石墨烯。石墨烯是碳原子以蜂窝状晶格排列的单层、单原子厚的薄片。它是一种高导电性的二维材料。
碳纳米管本质上是将石墨烯片卷曲成一个无缝的圆柱体。卷曲这张薄片的方式从根本上决定了所得管子的特性。
决定性因素：手性
手性一词指的是卷曲的石墨烯片的角度和直径。这种几何形状由一对指标（n,m）来指定，它们描述了薄片是如何包裹的。
根据这些指标，碳纳米管分为三大类，每类都有不同的电学行为。
扶手椅型：完美的导体
当石墨烯片被笔直卷曲时，沿着管子的周长形成类似于椅子扶手的图案，它被称为扶手椅型（armchair）纳米管。
扶手椅型纳米管总是金属性的。它们是出色的导体，因为它们的原子结构为电子的流动提供了直接、无阻碍的路径。
锯齿型和手性型：可变的管子
如果薄片以任何其他角度卷曲，它将形成锯齿型（zigzag）或手性型（chiral，意为“扭曲的”）纳米管。
这些类型可以是金属性的也可以是半导体性的，这取决于它们精确的几何形状。有一个简单的经验法则：如果它们的 (n,m) 指标之差是三的倍数，则管子表现为金属。如果不是，则表现为半导体。
导电性比较
弹道输运
在理想条件下，电子可以在短碳纳米管中通过而不会与原子发生散射，这种现象被称为弹道输运（ballistic conduction）。
这使得电子几乎无电阻地流动，理论上使碳纳米管优于铜等传统导体，在铜中，电子不断与材料的晶格碰撞，产生热量和能量损失。
载流能力
碳纳米管还具有极高的载流能力（安培容量）。它们可以承受比铜高出 1000 倍以上的电流密度而不会熔化或降解。
理解取舍
碳纳米管的卓越性能在实验室中已得到充分证明，但其大规模的实际应用面临重大障碍。
合成问题
目前的合成方法，如化学气相沉积法，会产生纳米管的混合物。所得材料是具有各种直径和手性的金属性和半导体管的随机组合。
对于大多数电子应用来说，这种混合物是不可用的。由混合管子制成的导线具有不一致的特性，用它制造的晶体管将是不可靠的。
分离挑战
由于合成会产生混合物，研究人员必须进行后处理，将金属管与半导体管分离。
这种分选过程复杂、昂贵，仍然是碳纳米管电子产品商业化的主要瓶颈。
接触电阻
在微观纳米管和宏观金属导线（如电路板走线）之间建立清洁、低电阻的电气连接极其困难。
不良的接触会引入显著的电阻，从而抵消纳米管低内阻的固有优势。
根据目标选择合适的纳米管
“合适”的碳纳米管类型完全取决于预期用途。
- 如果您的主要重点是下一代晶体管： 您必须分离出纯半导体碳纳米管，它们可以被开关以表示数字逻辑中的 1 和 0。
- 如果您的主要重点是透明导电薄膜或布线： 您需要分离出纯金属性碳纳米管，以创建低电阻、高安培容量的电流路径。
- 如果您的主要重点是制造导电复合材料： 混合类型的碳纳米管可能足以向聚合物等块状材料添加导电性和机械强度。
利用碳纳米管的全部潜力取决于我们控制其原子级结构的能力。
总结表：
| 特性 | 金属性 CNT | 半导体性 CNT |
|---|---|---|
| 电学行为 | 优良导体（如铜） | 可开关（如硅） |
| 关键特征 | 扶手椅结构；弹道输运 | 需要能隙才能导电 |
| 主要应用 | 布线、透明导电薄膜 | 晶体管、数字逻辑 |
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