碳元素广泛存在于茫茫苍穹的宇宙间和浩瀚无垠的地球上,碳是地球上一切生物有机体的骨架元素，也可以说没有碳元素就没有生命。其奇异独特的物性和多种多样的形态随人类文明的进步而逐渐被发现、认识和利用。纳米材料是指尺寸为纳米级的超细材料。它的微粒尺寸大于原子簇，小于通常的微粒，肉眼乃至一般的显微镜都难以看到。

图1纳米碳管的结构示意图	图2纳米碳管的卷绕方式

　　碳纳米管是1991年才被发现的一种新型碳结构,它是由碳原子形成的石磨烯片层卷成的无缝、中空的管体。一般可分为单壁纳米碳管和多壁纳米碳管。

图3 单壁纳米碳管的TEM图

图4 多壁纳米碳管的HRTEM形貌
 

　　基于纳米碳管的种种特性，人们已经开始探索在实际商业制品种如何利用它们。曾获得诺贝尔奖的R.E.Smalley称：“纳米碳管将是价格便宜，环境友好并为人类创造奇迹的新材料”。

　　在人们的印象中，钢铁应该是强度很高的了，然而理论预测的纳米碳管强度大约为钢的100倍，而密度只有钢的1/6，并具有很好柔韧性，这不能不叫人为之惊叹！纳米碳管是一种在人类生活中用途极为广泛的材料，普遍应用于人们的日常生活中，满足人类越来越发展的需求，小到纳米电子器件，大到场致发射平板显示器，其身影无所不在，这样的例子真是举不胜举。

　　就拿纳米电子器件来说吧。大家一定还记得最初发明电脑的时候，电脑的体积很大，几乎占用了好几个房间的体积，然而现在的笔记本电脑却可以做到只有0.5cm这么厚，其中科学不断进步，经历了很大的发展，但这最终和现在越来越小的电子器件的功劳是分不开的。由于纳米碳管特殊的电学性质以及其微小尺寸，可作为量子导线和可构成晶体管，因此特别适合用于制备纳米电子器件。纳米电子器件因为其体积小，可以大大减小电子器件的体积，从而可以减少材料损耗，降低费用，而且还使得外形小巧美观，是一种理想的电子器件。 随着现代科学技术的迅猛发展，纳米碳管已经用于扫描探针显微镜的探针，是纳米碳管最接近商业化的应用之一。用纳米碳管作为这类电子显微镜的探针，不仅可延长探针的使用寿命，而且可极大地提高显微镜的分辨率，特别是扩展了原子力显微镜等探针型显微镜在蛋白质、生物大分子结构的观察和表征中的应用。

　　俗话说衣食住行，说明这是人类生活当中所必须的。就拿住来说吧，对于建筑材料而言，新材料也品种繁多。其中有一种纳米碳管/金属基复合材料，纳米碳管可作为金属的增强材料来提高金属的强度、硬度、耐摩擦、磨损性能以及热稳定性。纳米碳管/陶瓷基复合材料，纳米碳管在基体中可以同时增强增韧，对基体的某些性能有一定的改善作用。用纳米碳管作为功能复合材料，比如导电材料、屏蔽材料等添加物，可能发挥其优异的综合性能。纳米碳管作为导电、导热添加物制备功能性复合材料是纳米碳管复合材料的研究重点。利用纳米碳管添加作为导电材料，由于具有较高的导电性能，因而能满足人们的需要，起到静电屏蔽作用，同时能够提高我们家庭接收的广播电视信号质量。现在我们生活中的噪音污染越来越严重，对于人类身体健康都会产生危害。如果在建筑物的表面或是门窗上涂一层添加纳米碳管的屏蔽材料，就可以降低噪音，减少对人体的危害。在日常生活中我们使用着各种各样的传感器，纳米碳管具有一定吸附特性，由于吸附的气体分子与纳米碳管发生相互作用而引起其电阻可发生较大改变，通过检测其电阻变化可检测气体成分，因此单壁纳米碳管可用作气体分子传感器。 时代在进步，人类的生活水平在不断提高，当今科学发展也在不断地提高人类的生活质量。如今在广大人民群众家里，您能看到很多现代化科学技术产品，譬如说背投电视，液晶显示器，家用电脑以及手机等等，其中就可以采用纳米碳管作为场发射平板显示器，可以提高画面清晰度，电耗低，辐射小和寿命长等一系列优点。 在过去一个世纪，人类对自然的认识和开发利用达到了前所未有的高度，人类文明获得空前发展。但对资源的过度开采和大量的废物排放使人类正面临着严重的全球性问题：能量资源日益匮乏，环境污染日趋严重。人类社会越来越发展，行进在大街上的汽车越来越多，消耗的能源也越来越多，同时对人类环境的污染也不可忽视。能源的匮乏使我们希望寻找一种长久、丰富的能源取代现如今的能源，人们环境意识的增强，也在关注着每一种不会带来污染，无公害的能源。 人们发现氢气是一种干净又可再生的能源 ，同时又具有可存储和可输运的特点。目前它是一种理想的低污染或零污染的车用能源，国际上公认在不远的将来氢燃料电池汽车将是解决城市大气污染的最重要途径之一。此外氢能源具有储量丰富，无污染，放热效率高的特点。对于车用氢气存储系统，国际能源署提出的目标是储氢密度大于5％，但迄今除液氢外还没有一种固态储氢材料和技术能满足上述要求。最有潜力实现这一目标的材料当属今年发展起来的一维纳米炭材料。此外纳米碳管电化学储氢的理论容量一旦成为现实，可用于高容量储氢材料或新型电池。纳米碳管还可以有望用于锂离子电池负极材料、电化学电容器、波放大器、真空电源开关、场发射电子枪以及制版技术等等等。纳米碳管的直径小，其孔结构适合大量气体的迅速吸附和脱附，而且不同条件的表面处理可改变纳米碳管表面的官能团，使其具有不同的选择吸附作用，因此可用来控制不同种类的污染。

　　除此之外纳米碳管独特的力学性能和电性能，使其在复合材料方面有广阔的应用前景。由于纳米碳管的缺陷少、结构致密，其强度比通用级碳纤维高，可作为复合材料的增强体制备高性能的复合材料，广泛应用于汽车（刹车片、保险杠）、航空、航天、、船舶文体用品（钓鱼竿、高尔夫杆、网球拍）、土木建筑（水泥复合材、轻量材）、机械（弹簧、螺旋杆等）等方面。此外，添加纳米碳管可提高聚合物的导电性。由于纳米碳管直径细且导电，在纺织品中添加微量纳米碳管，既可以防止静电的产生，同时又不会影响纺织品的舒适性。

　　用纳米碳管作催化剂担体比传统的催化剂担体（Al或Si）具有更大的优越性，因为它们不仅具有很高的表面积而且是一种电导体，进入纳米碳管内部的金属晶体与纤维在界面处能产生强相互作用，这将改变催化剂颗粒的形貌特性，形成特殊的活性和选择性，使其作为催化剂和催化剂担体的应用更有开发前景。

　　纳米碳管作为新型的碳材料，其应用具有越来越广阔的天地，它的发展必然带动整个碳领域的发展，同时也影响着社会发展和科学进步。随着高新科技的发展，纳米碳管正在不断地渗入人类生活，为人类创造更加美好的生活。

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