碳纳米管（CNT）是由碳原子组成的圆柱形结构，直径通常在纳米范围内，长度从微米到厘米不等。这些结构具有超强的机械强度，超过了钢和其他传统材料。这种高强度及其独特的热性能和电性能使碳纳米管在结构材料、运动器材、航空航天部件和电子产品等各种应用中具有极高的价值。
碳纳米管的结构：
碳纳米管是将单层石墨（即石墨烯）轧制成无缝圆柱体而形成的。碳纳米管中碳原子的排列呈六角形晶格模式，这有助于增强其强度和柔韧性。碳纳米管的结构可分为两大类：单壁碳纳米管（SWCNT）和多壁碳纳米管（MWCNT）。单壁碳纳米管由单层石墨烯组成，而多壁碳纳米管则由多层石墨烯同心嵌套而成。
- 碳纳米管的特性：机械特性：
- 碳纳米管以其非凡的拉伸强度和柔韧性而著称。它们可以弯曲和扭曲而不会断裂，因此非常适合用作复合材料的增强材料。热性能：
- 它们具有很高的导热性，有利于需要高效散热或传热的应用。电气性能：
- 根据结构的不同，碳纳米管可以是金属或半导体。这种可调性使其可用于从导电材料到晶体管等多种电子设备。化学特性：
碳纳米管是相对惰性和稳定的，但可以对其进行功能化处理，以增强其与其他材料的兼容性或引入特定的化学功能。碳纳米管的应用：
- 碳纳米管的独特性能使其可用于众多领域：
- 结构材料： 在复合材料中用作增强剂，以提高强度和耐用性。
- 电子： 由于其电气性能可控，可用于半导体、晶体管和其他电子元件。
- 能源储存： 用于电池和超级电容器，以提高性能。
生物医学应用： 由于其生物相容性和纳米级尺寸，可用于药物输送系统和组织工程支架。
碳纳米管生产和利用面临的挑战：
