碳纳米管（CNT）是由碳原子组成的圆柱形结构，其直径为纳米级，长度从微米到厘米不等。这些材料显示出卓越的机械强度，超过了钢和其他传统纤维，因此在各种应用中具有很高的价值，如结构材料的复合材料、运动器材、航空航天部件和汽车零件。
根据结构和特性，碳纳米管可大致分为三大类：
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单壁碳纳米管（SWCNTs）:这些碳纳米管由单层碳原子组成，以六角形晶格排列，卷成无缝管。SWCNT 以其高导电性而著称，常用于电子设备、传感器和储能应用中。
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多壁碳纳米管（MWCNTs）:与 SWCNTs 不同，MWCNTs 由多层碳晶格组成，每层碳晶格嵌套在另一层碳晶格中，形成同心圆柱体。这种结构赋予了 MWCNT 与 SWCNT 略有不同的特性，包括更高的热稳定性和机械强度，使其适用于需要坚固材料的应用。
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少壁碳纳米管（FWCNTs）:它们介于 SWCNT 和 MWCNT 之间，通常由几层（通常三至五层）碳晶格组成。FWCNTs 兼具 SWCNTs 和 MWCNTs 的某些特性，在导电性和机械强度之间取得平衡。
碳纳米管的合成主要通过化学气相沉积（CVD）来实现，这种方法可以生产出具有可控特性的高质量纳米管。然而，CNT 生产的可扩展性仍然是一个重大挑战，需要进一步提高合成技术和后处理技术，以优化其分散性并将其集成到各种材料和应用中。
碳纳米管的独特性能源于其碳杂化和结构，使其成为应用广泛的多功能材料，从电子学和能量存储到生物医学和环境修复。碳纳米管潜力巨大，但要充分发挥其优势，需要克服大规模生产和集成到现有技术中的障碍。
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