科学家们并不完全了解碳纳米管或简称为 CNT，但他们确实知道它们是由碳原子组成的非常薄的轻质空心管。碳纳米管就像是卷成圆柱体的石墨片，由独特的六边形晶格组成。碳纳米管非常小；一根碳纳米管的直径是一纳米，是人类头发直径的万分之一（1/10,000）。碳纳米管可以生产成不同的长度。
碳纳米管根据其结构分为：单壁纳米管（SWNTs）、双壁纳米管（DWNTs）和多壁纳米管（MWNTs）。不同的结构具有使纳米管适用于不同应用的各自特性。
由于其独特的机械、电气和热性能，碳纳米管为科学研究以及工业和商业应用提供了令人兴奋的机会。碳纳米管在复合材料行业有很大的潜力。
碳纳米管是如何制造的？
蜡烛火焰自然形成碳纳米管。然而，为了在研究和制成品开发中使用碳纳米管，科学家们开发了更可靠的生产方法。虽然使用了许多生产方法，但化学气相沉积、电弧放电和激光烧蚀是生产碳纳米管的三种最常见的方法。
在化学气相沉积中，碳纳米管由金属纳米粒子种子生长而成，金属纳米粒子种子撒在基板上并加热到 700 摄氏度（1292 华氏度）。引入该过程的两种气体开始形成纳米管。（由于金属和电路之间的反应性，有时使用氧化锆代替金属来制造纳米粒子种子。）化学气相沉积是最流行的商业生产方法。
电弧放电是第一种用于合成碳纳米管的方法。两根首尾相连的碳棒被电弧汽化以形成碳纳米管。虽然这是一种简单的方法，但碳纳米管必须与蒸汽和烟灰进一步分离。
激光烧蚀在高温下将脉冲激光和惰性气体配对。脉冲激光使石墨蒸发，从蒸汽中形成碳纳米管。与电弧放电方法一样，碳纳米管必须进一步纯化。
碳纳米管的优点
碳纳米管具有许多有价值和独特的特性，包括：
- 高导热性和导电性
- 光学特性
- 灵活性
- 增加刚度
- 高抗拉强度（每单位重量比钢强 100 倍）
- 轻的
- 电导率范围
- 被操纵的能力仍然很强
当应用于产品时，这些特性提供了巨大的优势。例如，当用于聚合物时，块状碳纳米管可以改善产品的电学、热学和电学性能。
应用和用途
今天，碳纳米管在许多不同的产品中都有应用，研究人员继续探索创造性的新应用。
目前的应用包括：
- 自行车零件
- 风力发电机
- 平板显示器
- 扫描探针显微镜
- 传感设备
- 海洋涂料
- 运动器材，例如滑雪板、棒球棒、曲棍球棒、射箭和冲浪板
- 电路
- 电池寿命更长
- 电子产品
碳纳米管的 未来用途可能包括：
- 服装（防刺防弹）
- 半导体材料
- 航天器
- 太空电梯
- 太阳能板
- 癌症治疗
- 触摸屏
- 储能
- 光学
- 雷达
- 生物燃料
- 液晶显示器
- 亚显微试管
虽然目前高生产成本限制了商业应用，但新生产方法和应用的可能性令人鼓舞。随着对碳纳米管的了解不断扩大，它们的用途也将扩大。由于其重要特性的独特组合，碳纳米管不仅有可能彻底改变日常生活，还可以改变科学探索和医疗保健。
碳纳米管可能带来的健康风险
碳纳米管是一种非常新的材料，历史不长。尽管还没有人因纳米管而生病，但 科学家们在处理纳米颗粒时提倡谨慎。人类的细胞可以处理有毒和外来颗粒，例如烟雾颗粒。但是，如果某个外来粒子太大或太小，身体可能无法捕获和处理掉那个粒子。石棉就是这种情况。
潜在的健康风险不必惊慌，但是，处理和使用碳纳米管的人员应采取必要的预防措施以避免接触。
