碳纳米管在智能材料中的研究进展
碳纳米管技术的应用与研究
碳纳米管技术的应用与研究随着科技的不断发展，碳纳米管这个曾经神秘的名词也逐渐走进人们的生活。
碳纳米管是一种直径只有纳米级的碳管，是由单层或多层碳单元组成的一个空心纤维结构，具有很多优异的物理和化学性质。
碳纳米管可以被应用于许多领域，如能源、电子、生物医学、材料科学等领域，而它的应用仍然在不断扩展和发掘。
本文将从碳纳米管的制备、特性、应用等多个方面，着重介绍碳纳米管技术在各个领域的应用和研究进展。
一、碳纳米管的制备碳纳米管的制备目前主要有物理和化学两种方法。
物理方法包括火箭喷射法、旋转放电法等，而化学方法则有化学气相沉积法和电化学沉积法。
1.化学气相沉积法该方法是将碳源在高温条件下分解成碳原子，通过催化剂的作用，形成成碳纳米管。
这种方法不仅制备单壁碳纳米管效果好，而且大规模生产也更容易实现。
2.电化学沉积法在该方法中，采用电化学的方式，通过在电极表面沉积碳原子来生长碳纳米管。
该方法可以制备出高纯度的碳纳米管，而且能够精准控制碳纳米管的尺寸和形状。
二、碳纳米管的特性碳纳米管是一种具有许多非常优异的物理和化学性质的材料。
下面将介绍碳纳米管的一些基本特性：1.导电性碳纳米管具有优异的导电性，可以传导电子和晶体管结构。
这种性质使碳纳米管成为电子器件中的重要材料。
2.热导性碳纳米管的热导性能力非常强，这意味着碳纳米管可以被应用于热电子学、热成像和热磁传感器等领域。
3.机械强度碳纳米管具有非常出色的机械强度，可以被用于制造轻巧、高强度的复合材料和薄膜。
4.生物相容性碳纳米管的生物相容性相对较好，可以被应用于生物医学领域。
此外，碳纳米管还可以被用于药物传递、肿瘤治疗等方面的研究。
三、碳纳米管在各领域的应用碳纳米管的应用领域非常广泛，涵盖了能源、电子、生物医学、材料科学等多个领域。
下面将依次介绍碳纳米管在这些领域的应用。
1.能源领域碳纳米管可以被用于太阳能电池和燃料电池等领域，作为优秀的材料之一。
由于具有优异的电子性能和催化性能，碳纳米管对太阳能电池和燃料电池的效率有着非常重要的影响。
碳纳米管技术的应用发展现状与未来趋势
碳纳米管技术的应用发展现状与未来趋势碳纳米管是一种具有优异物理和化学性质的纳米材料，因其极高的强度、导电性和导热性而备受关注。
在过去几十年里，碳纳米管技术在各个领域都有着广泛的应用，同时也展现了巨大的潜力。
本文将探讨碳纳米管技术的应用发展现状与未来趋势。
碳纳米管技术在材料科学领域的应用已经取得了令人瞩目的成就。
首先，碳纳米管的强度远远超过钢铁，使其成为制造高强度材料的理想选择。
例如，在航空航天领域，碳纳米管可以用于制造轻质且坚固的飞机结构，以减少燃料消耗和碳排放。
此外，碳纳米管还可以应用于电子器件和传感器中，因为它的高导电性和导热性。
这种特性使得碳纳米管可以用于制造更小、更快和更节能的电子设备，如智能手机和电脑。
在医药领域，碳纳米管技术也有着广阔的前景。
研究表明，碳纳米管可以用作药物输送系统，将药物精确地投递到体内特定的位置。
这种精准的药物输送可以减少药物的副作用，并提高治疗的有效性。
此外，碳纳米管还可以用于肿瘤治疗。
通过将药物或光热剂引导到肿瘤细胞中，碳纳米管可以实现针对性治疗，并对肿瘤进行消融。
这一技术被认为是未来肿瘤治疗的重要方向之一。
除了材料科学和医药领域，碳纳米管技术还在能源和环境领域发挥着重要作用。
碳纳米管可以用于制造高效的太阳能电池和锂离子电池，以提高能源转化和存储的效率。
此外，碳纳米管还可以用于水处理和空气净化。
通过利用碳纳米管的高比表面积和吸附性能，有毒物质和污染物可以被高效吸附和去除，从而改善环境质量。
未来，随着对碳纳米管技术的深入研究和发展，它的应用前景将进一步拓展。
一方面，研究人员可以通过改变碳纳米管的结构和功能化修饰来优化其性能。
例如，通过对碳纳米管表面进行修饰，可以增强其与其他物质之间的相互作用，从而实现更多样化的应用。
另一方面，研究人员还可以通过改变碳纳米管的形式和组合，探索更多新兴领域的应用。
例如，碳纳米管可以与其他纳米材料结合使用，形成复合材料，以实现更高级的性能和功能。
碳纳米管行业快速崛起的新型电池材料研究
碳纳米管行业快速崛起的新型电池材料研究碳纳米管是近年来材料科学领域的一大热点，其独特的物理、化学和电学性质使其成为新型电池材料的重要候选者。
碳纳米管具有高比表面积、优异的导电性和导热性、高机械强度和化学稳定性等优点，这使得它们在电池领域具有广阔的应用前景。
下面将具体介绍碳纳米管在电池材料研发中的应用和研究进展。
首先，碳纳米管可以用于锂离子电池。
锂离子电池是目前最为广泛应用的二次电池，而碳纳米管作为锂离子电池的负极材料具有许多优点。
由于碳纳米管具有大量的空腔和微孔，可以有效地嵌入和释放锂离子，从而提高电池的存储能力和充放电效率。
此外，碳纳米管还具有良好的导电性，可以提供快速电子传输通道，减少电池的内阻，提高电池的功率密度和循环寿命。
因此，碳纳米管在锂离子电池中的应用已经取得了一些重要的研究进展。
其次，碳纳米管还可以用于超级电容器。
超级电容器是一类高性能的电池储能设备，其具有高能量密度、高功率密度和长循环寿命等优点，被广泛应用于电动车、移动设备和可再生能源等领域。
碳纳米管作为电极材料可以显著提高超级电容器的储能性能。
由于碳纳米管表面积较大，电荷密度高，可以增加电极与电解液之间的有效接触面积，从而增加电容器的储能量。
此外，碳纳米管还具有高导电性和优良的电化学稳定性，能够提供良好的电子和离子传输通道，提高超级电容器的充放电速度和循环寿命。
因此，碳纳米管在超级电容器领域的研究也引起了广泛的关注。
最后，碳纳米管还可以应用于其他类型的电池材料。
例如，碳纳米管可以作为燃料电池的催化剂支撑材料，用于提高燃料电池的动力性能和耐久性。
碳纳米管还可以用于太阳能电池、柔性电池和纳米发电机等领域，通过其独特的物理和化学性质来改善电池的性能。
因此，碳纳米管在电池材料研发中具有广泛的应用潜力。
总之，碳纳米管作为一种新型电池材料，在电池领域的研发中具有举足轻重的地位。
通过利用碳纳米管的优异性能，我们可以改善电池的储能性能、提高电池的功率密度和循环寿命。
碳纳米管应用研究
碳纳米管应用研究近几十年来，纳米材料的研究和应用越来越成熟，而碳纳米管作为新型的一维纳米材料，具有极高的强度和导电性能，引起了广泛的关注。
碳纳米管在许多领域都有着广泛的应用前景，比如电子学、光电学、机械学、化学等领域。
本文主要讨论碳纳米管的应用研究进展。
1. 碳纳米管在电子学领域的应用研究碳纳米管具有优异的电学性能，因此在电子学领域有广泛的应用。
碳纳米管具有高达十亿倍的导电性能，可以制造出极小的晶体管，将其应用于计算机芯片等领域；同时，碳纳米管也可以用来制造高性能的电极材料，如电池、超级电容器等。
碳纳米管的这些应用研究虽然需要极高的技术门槛，但是具有巨大的应用前景。
2. 碳纳米管在光电学领域的应用研究碳纳米管不仅具有优异的电学性能，还具有良好的光学性能。
它的电子结构可以被调控，从而改变其吸收和发射光谱。
因此，碳纳米管可以被用来制造光电器件，如光电探测器、太阳能电池等。
此外，碳纳米管还可以用来制造光学传感器、纳米激光器等，具有非常广泛的应用前景。
3. 碳纳米管在机械学领域的应用研究碳纳米管除了在电学和光学领域具有应用前景之外，还在机械学领域有着广泛的应用。
碳纳米管具有极高的强度和刚度，因此可以用来制造超强的材料。
比如，碳纳米管与石墨烯材料组合制成的复合材料具有非常强的力学性能，可以应用于高速运动的机械结构中，如高速列车、航空航天器等领域。
4. 碳纳米管在化学领域的应用研究碳纳米管还可以在化学领域发挥重要作用。
碳纳米管可以用来制造催化剂和纳米反应器等材料，在化学反应过程中发挥重要的催化作用。
同时，碳纳米管还可以用来制造高分子材料，如聚合物材料等，具有广泛的应用前景。
总之，碳纳米管具有极高的强度和电学、光学等性能，具有非常广泛的应用前景。
虽然在应用研究中也存在一些技术难题，但是伴随着科技的不断进步和发展，相信碳纳米管的应用研究也会持续不断地取得突破和进展。
碳纳米管的研究及其应用前景
碳纳米管的研究及其应用前景碳纳米管是一种由碳原子旋转而成的纳米管，具有很高的机械强度、导电性和导热性，因此在众多领域中有着广泛的应用前景。
本文介绍碳纳米管的研究进展、特性及其应用前景。
一、碳纳米管的研究进展碳纳米管最早于1991年被日本学者发现，随后引起了国际科研工作者的极大兴趣，致力于对其结构、物理化学性质以及制备和应用等方面的研究。
目前，制备碳纳米管的方法主要有化学气相沉积法、电弧放电法、化学氧化还原法、模板法等。
其中，化学气相沉积法是迄今为止制备碳纳米管最常用的方法之一。
其基本原理是利用气相生长过程，在高温下使碳源分解产生碳原子并在催化剂的作用下聚集形成碳纳米管。
同时，随着对碳纳米管结构和性质方面研究的深入，科学家们也逐渐认识到碳纳米管的一些重要优点，如其高比表面积、导电性能稳定、机械强度高、化学惰性强等等，这些特性使得碳纳米管有着广泛的应用前景。
二、碳纳米管的物理性质碳纳米管是目前已知最好的纳米导体，其电阻率比铜高约10倍，导电性能稳定性高且电阻率稳定。
此外，碳纳米管的力学性质也十分卓越。
由于其单壁管结构的特殊性，碳纳米管具有极高的机械强度，在弯曲时也不会出现扭曲或弯曲。
碳纳米管还具有极强的导热性能，其蒸发冷却能力甚至可以超过铜。
此外，与金属导体相比，碳纳米管的热容量更小，这使得其在热管理领域中有着广泛的应用前景。
三、碳纳米管的应用前景由于碳纳米管具有多种独特的物理特性，因此有着广泛的应用前景。
1.电子领域由于其极好的导电性能，碳纳米管被广泛应用于电子领域。
例如，它在晶体管、电极和其他电子设备制造中的重要作用，以及在集成电路与纳米电子学领域的应用。
2.能源领域碳纳米管在能源领域中也有着广泛的应用前景。
例如，碳纳米管的高效导电性能使其成为良好的电池材料，而其高导热性使其的应用范围扩展至太阳能电池和热电转换器等方面。
3.材料学领域碳纳米管的极好的力学性能，使其成为了高强性材料的潜在替代品。
由于其良好的机械强度和高导电性能，在复合材料领域中有着广泛的应用前景。
中国碳纳米管发展现状
中国碳纳米管发展现状一、引言碳纳米管，作为一种具有独特结构和优异的物理化学性能的纳米材料，在多个领域具有广泛的应用前景。
近年来，随着科技的不断进步，中国在碳纳米管的研究与应用方面取得了显著的进展。
本文将对中国碳纳米管的发展现状进行概述。
二、研究进展1. 制备技术：中国在碳纳米管的制备技术方面取得了重要突破。
通过改进催化剂、控制温度和压力等手段，成功实现了大规模、高效、环保的碳纳米管制备。
这为碳纳米管在各个领域的应用提供了充足的原料保障。
2. 应用领域：碳纳米管在能源、环保、医疗、航空航天等领域具有广泛的应用。
中国科研团队在多个领域开展了深入研究，取得了一系列重要成果。
例如，碳纳米管在电池、超级电容器等储能器件中的应用，提高了能量密度和循环寿命；在环保领域，碳纳米管可用于吸附和去除水体中的有害物质；在医疗领域，碳纳米管可用于药物输送、生物成像等。
3. 产业布局：中国政府高度重视碳纳米管产业的发展，通过政策引导、资金支持等方式推动产业集聚和创新。
目前，中国已形成了多个碳纳米管产业园区，聚集了众多优秀企业和研发机构，形成了完整的产业链。
三、挑战与展望1. 技术挑战：尽管中国在碳纳米管的研究和应用方面取得了显著进展，但仍面临一些技术挑战。
例如，如何进一步提高碳纳米管的性能和稳定性，以满足不同领域的需求；如何降低生产成本，提高产业竞争力等。
2. 政策环境：随着全球环保意识的提高，各国政府对环保材料的需求日益增长。
中国政府应加大对碳纳米管产业的支持力度，推动产业绿色发展，提高国际竞争力。
3. 人才培养：碳纳米管领域需要具备跨学科背景的高素质人才。
中国应加强人才培养和引进，建立完善的人才激励机制，为碳纳米管领域的发展提供智力保障。
4. 合作与交流：加强国际合作与交流是推动碳纳米管领域发展的重要途径。
中国应积极参与国际合作项目，引进先进技术和管理经验，推动中国碳纳米管产业走向世界。
四、结论中国在碳纳米管的研究和应用方面取得了显著进展，但仍面临一些挑战。
碳纳米管的研究进展
碳纳米管的研究进展摘要：碳纳米管(CNT)具有独特的物理性能和力学性能，如高模高强、导热导电、热稳定和高比表面积等，不仅是提高力学性能的理想填充材料，也可以显著改善复合材料的电、热及多种功能特性。
本文对近些年碳纳米管的制备方法、性能及应用进行了综述，并对其未来的发展做了展望。
关键词：碳纳米管、制备方法、性能、应用。
1.引言碳纳米管自1991年被日本电镜学家lijima在用电弧法制备C60的过程中首次发现后，其由于独特的结构及优良的力学、电学和化学等性能，呈现出广阔的应用前景。
碳纳米管的碳原子之间以极强的Ｃ-Ｃ共价键结合，使得碳纳米管具有极高的强度、初性和弹性模量，其弹性模量可迖1Tpa，远远优于任何纤维材料，为碳纳米管可以做成独立支撑的碳纳米管膜提供可靠保证。
碳纳米管具有多维性的孔隙结构、较大的比表面积以及较强的反应活性，因此具有良好的吸附性能，本文对碳纳米管的合成、制备、性能及应用上的研究进展进行了概括，并综述了碳纳米管在各个领域的应用概况。
2. 碳纳米管及其制备方法2.1碳纳米管的简介碳纳米管它是由单层或多层石墨片围绕同一中心轴按一定的螺旋角卷曲而成的无缝纳米级管[1]，如图1，其具有优良的力学性能、导电性能、导热性能、光电性能和其它性能在复合材料、光学材料、电子元器件等领域引起了研究者的广泛关注。
碳纳米管（CNTs）它是一种具有特殊结构(径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸可达微米量级)的一维量子材料，由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管，具有典型的层状中空结构特征，按照石墨烯片的层数可分为：单壁碳纳米管(Single-walled carbon nanotubes，SWCNTs)和多壁碳纳米管(Multi-walled carbon nanotubes，MWCNTs)。
图1-1碳纳米管的结构示意图2.2 碳纳米管的制备方法碳纳米管的制备方法主要有电弧放电法、激光蒸发法和催化热解法等，其中催化热解法由于具有反应过程易于控制、适用性强、制备方法简便、产品纯度高等优点，而被广泛应用于制备碳纳米管[2]。
碳纳米管研究进展
碳纳米管研究进展摘要：碳纳米管是一种具有独特结构的一维量子材料，由石墨碳原子层卷曲而成。
纳米材料被誉为21世纪的重要材料，而作为新型纳米材料的碳纳米材料因其本身所拥有的潜在优越性，在化学、物理学及材料学领域具有广阔的应用前景，成为全球科学界各级科研人员争相关注的焦点。
碳纳米管因其独特的结构和优异的物理化学性能，具有广阔的应用前景和巨大的商业价值。
近年来，美国、日本、德国和中国等国家相继成立了纳米材料研究机构，碳纳米管的研究进展随之加快，并在制备方面取得了突破性进展。
关键词：碳纳米管、制备、应用、最新研究正文：1、碳纳米管的制备：碳纳米管的制备方法主要有：电弧法、激光烧蚀(蒸发)法、催化裂解或催化化学气相沉积法(CCVD),以及在各种合成技术基础上产生的定向控制生长法等方法。
电弧法——石墨电弧法是最早的、最典型的碳纳米管合成方法。
其原理为电弧室充惰性气体保护，两石墨棒电极靠近，拉起电弧，再拉开，以保持电弧稳定。
放电过程中阳极温度相对阴极较高，所以阳极石墨棒不断被消耗，同时在石墨阴极上沉积出含有碳纳米管的产物。
由于电弧放电剧烈，难以控制进程和产物，合成物中有碳纳米颗粒、无定形炭或石墨碎片等杂质，杂质很难分离。
所以研究者在优化电弧法制取碳纳米管方面做了大量的工作。
为减少相互缠绕的碳纳米管在阴极上的烧结，D.T.Collbert将将石墨阴极与水冷铜阴极座连接，大大减少了碳纳米管的缺陷。
C.Journet等在阳极中填入石墨粉末和铱的混合物，实现了SWNTs的大量制备。
研究发现，铁组金属、一些稀土金属和铂族元素或以单个金属或以二金属混合物均能催化SWNTs合成。
近年来，人们除通过调节电流、电压，改变气压及流速，改变电极组成，改进电极进给方式等优化电弧放电工艺外，还通过改变打弧介质，简化电弧装置。
催化裂解法——催化裂解法亦称为化学气相沉积法，其原理是通过烃类或含碳氧化物在催化剂的催化下裂解而成。
目前对化学气相沉积法制备碳纳米管的研究表明，选择合适的催化剂、碳源以及反应温度十分关键。
碳纳米管的研究和发展
碳纳米管的研究和发展碳纳米管 (Carbon nanotube，CNT) 是一种由碳原子形成的长管状结构。
这种材料因其独特的物理特性而备受关注，尤其在微纳电子领域，因为其尺寸相当于实际晶体管器件的尺寸，因此很有可能成为下一代集成电路的基础材料之一。
碳纳米管的基本结构是一个由六个碳原子组成的蜂窝状六角形结构，这种结构的单元堆积起来形成纤维状、管状或球状的结构。
正因为其结构的独特性，碳纳米管同其他材料相比有诸多优点。
首先，碳纳米管的强度非常高，比钢铁强度还要高出100倍以上。
其次，碳纳米管的导电性能更是远高于同样粗细的导线，是电子领域新型纳米电子器件的重要研究对象。
同时，碳纳米管也具有高度的柔韧性和可塑性，在材料设计和制备方面也有很大的前景。
如今，碳纳米管已经成为了材料科学领域广泛研究的热点，其在石墨烯、柔性电子、纳米电子器件等领域都有不可替代的作用。
在这些应用方面，碳纳米管的制备和控制所面临的挑战也越来越大。
在碳纳米管制备技术方面，化学气相沉积 (CVD) 技术已成为了一种主要的碳纳米管制备方法之一。
该技术通过将金属催化剂 (如铁、镍、钴等) 与碳源混合在一起，然后通过加热创造一定的反应环境，促使碳源中的碳分子在催化剂表面纵向生长形成碳纳米管。
但另一方面，制备好的碳纳米管往往存在掺杂不纯的问题，如金属、氧化物等的不纯物质在制备过程中混入可能会影响其电子传输性能。
在控制碳纳米管结构方面，目前也已经有了很多进展。
在团队合作的研究中，研究人员们利用高温燃烧的方法，可以将直径不同的一连串管子“张开”，并拼成复合材料，这种方法使得碳纳米管的结构得到了更好的控制。
同时，通过改变碳纳米管管道内腔的现有设计，研究人员也希望能够改变其电导特性，或者增强其材料柔韧性。
在未来几年里，碳纳米管的制造和应用技术将会继续推进，并引发新一轮科技革命。
同时，随着碳纳米管研究的深入，相信人们会逐渐发现更多它的可能性和潜力，让我们拭目以待。
碳纳米管的研究与应用前景
碳纳米管的研究与应用前景碳纳米管（Carbon Nanotubes，CNTs）是由碳原子组成的一种纳米材料，具有独特的结构和优异的性能，因此在科学研究和应用领域具有广阔的前景。
本文将探讨碳纳米管的研究进展和应用前景。
首先，碳纳米管具有优异的力学性能。
由于其高度有序的原子结构，碳纳米管具有卓越的机械强度和刚度。
研究者已经成功地制备了具有纤维状结构的碳纳米管，这些纤维可以用来制造强度超过钢材的高性能复合材料。
此外，碳纳米管还具有良好的柔韧性和弹性，因此可以用于制造高强度的纺织品、防弹材料和抗摩擦涂层等。
其次，碳纳米管具有出色的导电和导热性能。
由于碳纳米管中的电子能量带结构独特，使得导电性能非常优异。
此外，碳纳米管的热导率也非常高，远高于其他材料。
因此，碳纳米管可以用于制造高性能的导电器件，如高速晶体管、纳米传感器和电子设备等。
此外，碳纳米管还具有优异的化学稳定性和生物相容性。
由于碳原子的结构稳定，碳纳米管在高温、酸碱等极端环境下具有良好的稳定性。
因此，碳纳米管可以应用于催化剂、膜材料和能源存储等领域。
另外，由于碳纳米管的尺寸尺度与生物分子相近，因此具有良好的生物相容性。
研究人员已经成功地将碳纳米管应用于生物成像、药物载体和生物传感器等领域。
此外，碳纳米管还具有其他独特的性能和应用前景。
例如，碳纳米管具有光学特性，可以发射和吸收可见光和紫外光，因此可以被应用于光电器件、太阳能电池和显示技术等。
此外，碳纳米管还具有独特的气体分子吸附能力，可以用于气体传感器和气体分离等领域。
同时，碳纳米管还可以通过掺杂和功能化改善其性能，如掺杂硼、硅等原子可以调控碳纳米管的导电性能。
然而，碳纳米管的研究和应用仍面临一些挑战。
首先，大规模制备碳纳米管的方法仍然不够成熟和经济效益。
其次，碳纳米管的定量检测和表征仍然比较困难，需要开发更准确、高效的实验方法。
此外，碳纳米管的毒性和环境影响也需要深入研究和评估。
总之，碳纳米管作为一种新型纳米材料，具有独特的结构和优异的性能，因此在科学研究和应用领域具有广泛的前景。
碳纳米管技术的研究现状和应用
碳纳米管技术的研究现状和应用碳纳米管技术的研究现状及应用自1991年发现碳纳米管（Carbon nanotubes，简称CNTs）以来，该领域一直备受关注。
The structure of CNTs is unique, which consists of a tube-like form with a diameter of few nanometers and an extremely high aspect ratio. The study of CNTs has breakthroughs in diverse fields, including energy storage, electronics, materials science, drug delivery and biosensors.首先，碳纳米管在能源存储领域。
碳纳米管具有良好的导电性，可用于制造高性能电池。
此外，CNT材料具有高比表面积和优异的电容性能，可用于超级电容器和电化学传感器。
一项研究表明，添加CNTs到电极材料中将大大提高电池的能量密度和功率密度。
这项技术使得电动汽车，手机和其他电池供电设备的效率和性能得到提升。
其次，碳纳米管在电子学领域。
CNTs是单壁碳纳米管，它们作为另一种半导体材料有着广泛的应用。
单壁CNTs被认为是绝缘材料和导体之间的理想过渡。
它们还可用于有机薄膜晶体管的制造，可提供超快速的开/关导电效果。
此外，CNTs也适用于光电子学和量子计算。
第三，碳纳米管在材料科学中的应用。
CNTs由于其高比表面积和低密度，具有高强度，高刚性和高可塑性的优异性能。
它们可用于多种应用，如制造轻质材料，高强度复合材料，导热材料和防腐蚀涂层等。
一项研究表明，CNT 复合材料更适用于自然灾害后的修复和重建任务，可大大降低维护成本。
第四，碳纳米管在医疗应用中的潜力。
CNTs具有很强的机械刚度和导电特性，这些特性使得它们成为极有前途的生物医学工程材料。
碳纳米管在新型能源材料中的应用研究
碳纳米管在新型能源材料中的应用研究一、引言碳纳米管是一种具有优异的物理、化学特性的纳米材料，因其具有高的比表面积、优异的导电性和导热性能以及良好的力学性能，而被广泛地用于许多领域的应用研究中，如电子器件、生物医学、传感器、催化剂、能源及环保等领域。
其中，碳纳米管在新型能源材料方面的应用研究，将是未来的一个重要方向。
二、碳纳米管在太阳能电池方面的应用研究近年来，太阳能电池成为新型的清洁能源，但其效率却受到了许多限制。
而碳纳米管在此方面的应用研究将能为其提供新的突破口。
首先，碳纳米管表面的能带结构，使其具有很好的光电转换性能，能够增强太阳能电池的光吸收和太阳能电池的能量转换效率。
其次，碳纳米管的导电性能十分优良，能够提高太阳能电池的电导率，从而提高其输出功率。
最后，碳纳米管可以作为太阳能电池的载流子转移通道，从而提高阳光照射下的电荷分离和电荷传输效率。
三、碳纳米管在储能领域的应用研究由于碳纳米管具有高强度、延展性和导电性能，因此，能够被广泛地用于储能材料的开发中。
首先，碳纳米管具有高的比表面积，能够提供更多的储能表面，大大增加了储能效率。
其次，碳纳米管的高导电性能可提高储能材料的导电性，从而大大加快电子的传输速度。
最后，由于碳纳米管具有优异的力学性能，所以能够在储能过程中承受极高的应力与压力，长期保持稳定性。
四、碳纳米管在燃料电池领域的应用研究燃料电池是另一种清洁能源形式，在新能源领域中占据着重要的地位。
碳纳米管作为其中的重要组成部分之一，其在降低电极的电催化反应能力方面发挥了重要的作用。
首先，碳纳米管具有大的比表面积和优异的导电性能，能够提高电催化反应的活性。
其次，由于碳纳米管的高导电性能，能够将电能直接转化为化学能，从而提高了燃料电池的能量输出效率。
最后，碳纳米管的优异力学性能和导电性能，能够保证燃料电池的长期稳定运行。
五、碳纳米管在储氢材料方面的应用研究储氢是未来新能源发展的一个重要领域，而碳纳米管在此方面也具有重要的应用前景。
碳纳米管电子器件的研究与应用
碳纳米管电子器件的研究与应用随着信息技术的发展，现代人们对电子器件的需求不断增长，而碳纳米管电子器件以其独特的物理特性，特别是在高速响应和低功耗方面，吸引了越来越多的科学家和工程师的眼球。
本文将就碳纳米管电子器件的研究进展及应用前景进行探讨。
1. 碳纳米管的制备碳纳米管是由碳元素经过特殊处理形成的管状结构，在直径和形态上可分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。
在单壁碳纳米管中，所有碳原子排列成六边形晶体结构，并以单层弯曲，形成一个圆柱形的结构，而在多壁碳纳米管中则是多个圆柱堆积而成。
目前制备碳纳米管的方法主要有两种：一是化学气相沉积法，二是弧放电法。
化学气相沉积法是将碳源蒸发形成碳烟，经气相反应在金属衬底上沉积碳纳米管。
而弧放电法则是利用弧放电在大气压下，将被加热的碳源极和金属衬底之间的气体放电击穿，形成大量的碳纳米管。
2. 碳纳米管的物理特性碳纳米管具有一些独特的物理性质，如机械强度高、导电性好、热稳定性佳等，这些特性决定了碳纳米管是一种非常优越的材料，具有广泛的应用前景。
首先，碳纳米管因其极小的直径，具有优异的导电性，甚至可达到金属的导电性。
其次，因为碳纳米管的轴向维度十分微小，只有纳米量级，所以呈现出了很好的量子束缚效应，使碳纳米管在高速响应和低功耗方面具有比传统晶体管更高的性能。
此外，碳纳米管具有良好的热传导性和机械强度，这些特性决定了碳纳米管非常适合作为微机械系统的构建单元。
3. 碳纳米管电子器件的研究进展科学家们在碳纳米管电子器件领域中进行了大量研究，如场效应晶体管、双极性晶体管、场致发光器件等，这些器件的研究成果让人们看到了碳纳米管电子器件在实际应用中的广阔前景。
在场效应晶体管方面，碳纳米管场效应晶体管（CNTFET）已经成为研究的热点。
由于碳纳米管具有极好的导电性，因此CNTFET具有更高的电流增益、更快的开关速度和更低的功耗。
此外，利用多壁碳纳米管合并在一起制成的门极组件则能够同时实现电荷和流量控制，可以用于数字逻辑芯片和微机械系统等领域。
碳纳米管材料的性能与应用研究
碳纳米管材料的性能与应用研究碳纳米管是一种由碳原子组成的纳米材料，具有独特的结构和优异的性能，因此在材料科学和纳米技术领域备受关注。
本文将介绍碳纳米管材料的性能特点以及其在不同领域的应用研究。
首先，碳纳米管具有良好的力学性能。
由于其内部结构由碳原子构成，每个碳原子都与其他三个碳原子形成共价键，使得碳纳米管具有很强的强度和刚度。
研究发现，碳纳米管的弯曲强度可以达到几十GPa，比钢铁还要高。
这种强度使得碳纳米管成为一种理想的增强材料，可以用来制备高强度的复合材料或纤维。
另外，碳纳米管还表现出优异的导电性能。
由于碳原子的sp2杂化导致碳纳米管中存在着类似金属的π电子共轭体系，因此碳纳米管具有良好的电导率。
研究发现，碳纳米管的电导率可达到几千S/cm，甚至高于铜和铝。
这种优秀的导电性能使得碳纳米管成为一种理想的电子器件材料，可以用来制备高性能的电子设备，如场效应晶体管和集成电路。
除此之外，碳纳米管还具有良好的热导性能。
碳纳米管内部碳原子之间的共价键能有效地传递热量，因此具有很高的热导率。
研究表明，碳纳米管的热导率可达到几千W/m·K，高于金属银和铜。
这种优异的热导性能使得碳纳米管成为一种理想的热管理材料，可以应用于电子设备散热和热界面材料等领域。
除了上述性能特点外，碳纳米管还具有其他一些独特的性质。
例如，碳纳米管具有良好的光学透过性，可以应用于光电器件和显示技术。
此外，碳纳米管还表现出良好的化学稳定性和生物相容性，使其在生物医学领域具有广泛的应用前景。
在实际应用方面，碳纳米管已经在多个领域取得了重要进展。
在材料领域，碳纳米管被广泛应用于制备高性能的复合材料和纤维。
例如，通过将碳纳米管与聚合物和金属基体复合，可以制备出具有高强度和高导电性能的复合材料。
在电子领域，碳纳米管已经被用于制备高性能的场效应晶体管和超高密度集成电路。
此外，碳纳米管还可以用于制备柔性电子器件和透明导电膜等新型电子材料。
在能源领域，碳纳米管被研究用于制备超级电容器和锂离子电池等高性能储能材料。
碳纳米管技术的发展现状及应用前景分析
碳纳米管技术的发展现状及应用前景分析随着科技的不断发展，碳纳米管技术（Carbon Nanotubes Technology）作为一种新型纳米材料，其在电子、能源、材料、生物等领域都有着广阔的应用前景。
本文将就其发展现状和应用前景进行探讨。
1. 碳纳米管技术的概述碳纳米管是由碳原子组成的管状结构，比铅笔芯细100倍，长约200-300微米。
由于碳纳米管的高比表面积、高强度和导电性能，使得它在科技领域得到了广泛的关注。
同时碳纳米管凭借其与钻石平分子结构的相似性，其在材料学、电子学、化学、物理学等领域都有广泛的应用。
2. 碳纳米管技术在电子领域的应用碳纳米管技术在电子领域的应用是最为广泛和深入的一个方向，它可以替代硅上面的电路。
作为一种理想的导电材料，有着很高的导电性，具有低温系数和稳定的电流密度等优点，被认为是下一代电子材料中最重要的一个。
同时，碳纳米管技术还可以制造更高效的半导体芯片，这将极大地推动芯片技术进一步提升，以及为新一代电脑、手机设备等提供更好的性能，更低的能耗和更小的面积。
3. 碳纳米管技术在能源领域的应用碳纳米管在能源领域的应用主要是利用其高导电和高效电化学反应的特性来制造更高效和便携的储能设备。
目前碳纳米管技术在锂离子电池和超级电容器领域得到了广泛的应用。
例如，碳纳米管电极在电池中的使用，既可以改善电化学反应速度，增加电池存储能量密度，又可以将它应用在电解液和界面层。
4. 碳纳米管技术在材料领域的应用碳纳米管具有高强度、高韧性、高模量等优异性能，使它适用于复杂材料和结构的构造。
因此，碳纳米管在材料领域的应用非常广泛，它可以用于制造高强度的纤维，增强陶瓷、塑料和复合材料的韧性和强度，还可以用于制造防弹衣、航空材料等。
5. 碳纳米管技术在生物领域的应用在生物领域，碳纳米管也被广泛应用于医疗和生命科学领域。
它可以做为制药和诊断试剂使用，并且可以在生物组织中轻松地渗透和输送（携带）药物，这使得医疗领域可以更好的控制药物的药效和药代谢，达到更好的治疗效果。
碳纳米管的研究进展
碳纳米管的研究进展一、本文概述随着纳米科技的飞速发展，碳纳米管作为一种独特的纳米材料，已经在多个领域展现出其巨大的应用潜力。
本文旨在全面概述碳纳米管的研究进展，从基础理论到应用实践，展现这一领域的最新成果和发展趋势。
本文将首先介绍碳纳米管的基本性质与结构特点，然后回顾其制备技术的发展历程，并重点讨论碳纳米管在能源、电子、生物医学等领域的应用研究进展。
本文还将探讨碳纳米管在实际应用中面临的挑战，如大规模制备、性能优化以及环境安全性等问题，以期为未来碳纳米管的研究与应用提供有益的参考。
二、碳纳米管的合成方法碳纳米管的合成方法自其被发现以来一直在不断地发展和改进。
早期的研究主要集中在电弧放电法和激光烧蚀法，这些方法虽然可以成功制备出碳纳米管，但产量低、设备成本高，且制备过程中难以控制碳纳米管的直径和长度。
随着科技的进步，化学气相沉积法（CVD）逐渐成为了主流制备技术。
化学气相沉积法通过高温下气态烃类化合物的热解，使碳原子在催化剂颗粒表面沉积并生长成碳纳米管。
这种方法具有产量高、设备简单、易于规模化生产等优点。
同时，通过调整反应温度、气体流量、催化剂种类等参数，可以实现对碳纳米管形貌和结构的精确控制。
除了传统的化学气相沉积法外，近年来还出现了许多新型的合成方法，如微波等离子体法、水热法、溶剂热法等。
这些方法在降低能耗、提高产量、改善碳纳米管性能等方面都取得了显著的成果。
然而，尽管碳纳米管的合成方法已经取得了长足的进展，但仍存在一些问题需要解决。
例如，如何进一步提高碳纳米管的纯度、如何降低生产成本、如何实现大规模生产等。
未来，随着科学技术的不断发展，相信会有更多的创新方法出现，推动碳纳米管的研究和应用不断向前发展。
三、碳纳米管的性质碳纳米管（Carbon Nanotubes，CNTs）是一种独特的纳米材料，其性质使其在众多领域中具有广阔的应用前景。
碳纳米管以其优异的物理、化学和机械性能，成为了纳米科学研究的热点之一。
碳纳米管在建材中的应用研究
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碳纳米管技术在材料科学领域的应用
碳纳米管技术在材料科学领域的应用近年来，随着科技的不断发展，人类的智慧被不断挑战和突破，科技成为了社会进步的重要标志。
在材料科学领域中，碳纳米管技术成为了近年来备受关注的研究方向。
碳纳米管技术不仅可以帮助人们开创新的应用领域，在研究新材料方面也有着巨大的帮助作用，本篇文章将介绍碳纳米管技术在材料科学领域的应用。
一、热传导材料碳纳米管具有良好的热传导效果，最近，科学家发现，多壁碳纳米管的热导率甚至可以高达5000 W/mK。
同类高效热导率材料如铜，其热导率仅为390 W/mK。
因此，碳纳米管被广泛地运用于热传导材料领域。
通过运用简单的生长方法，可以用碳纳米管来制作多孔的热传导材料，可应用于航空航天、电子、能源、车辆、空调设备和CO2去除领域。
二、吸附剂碳纳米管技术被广泛应用于各种吸附剂的制造中。
最近，科学家运用多壁碳纳米管制作了一种高效吸附剂，可吸附高浓度甲醛气体，对室内的空气清洁提供了极大的帮助。
此外，多壁碳纳米管还被用做某些高范围目标化合物的吸附剂。
这种吸附剂可以被用于水处理、油污清除和大气颗粒物的过滤领域。
三、生物医药由于碳纳米管具有生物相容性和生物完整性，它被广泛运用于生物医药领域中。
碳纳米管可以被用作治疗癌症的载体，蓝藻商用囊泡的化合物，以及病毒的抑制物。
碳纳米管还可以被注入人体的关节中，因为它们有着优异的机械特性，可用于减轻膝盖和骨髓性关节炎等一系列疾病的痛苦。
四、电池技术由于碳纳米管具有可在其中填充气体的空洞，它们被广泛地用于制造气体电池。
此外，碳纳米管还被用来制造锂离子电池，可以提高其性能。
碳纳米管中的空洞也被用来存储电荷和电子。
五、纳米传感器运用碳纳米管技术制造纳米传感器是一项很有前景的研究方向，因为这种传感器可以侦测到不同的环境。
比如，碳纳米管传感器可以被用来检测气体和液态物质。
同时，碳纳米管传感器也可以被用来侦测敏感情况，如酸性环境或是EMI/RFI。
六、高效催化剂碳纳米管技术还被广泛应用于催化剂制造中。
关于碳纳米管的研究进展综述
关于碳纳米管的研究进展1、前言1985年9月，Curl、Smally和Kroto发现了一个由个60个碳原子组成的完美对称的足球状分子，称作为富勒烯。
这个新分子是碳家族除石墨和金刚石外的新成员,它的发现刷新了人们对这一最熟悉元素的认识,并宣告一种新的化学和全新的“大碳结构”概念诞生了。
之后,人们相继发现并分离出C70、C76、C78、C84等。
1991年日本的Iijima教授用真空电弧蒸发石墨电极时,首次在高分辨透射电子显微镜下发现了具有纳米尺寸的碳的多层管状物—碳纳米管。
年,日本公司的科学家和匆通过改进电弧放电方法,成功的制备了克量级的碳纳米管。
1993年，通过在电弧放电中加入过渡金属催化剂,NEC和IBM研究小组同时成功地合成了单壁碳纳米管；同年，Yacaman等以乙炔为碳源，用铁作催化剂首次针对性的由化学气相沉积法成功地合成了多壁碳纳米管。
1996年,我国科学家实现了碳纳米管的大面积定向生长。
1998年,科研人员利用碳纳米管作电子管阴极同年,科学家使用碳纳米管制作室温工作的场效应晶体管;中国科学院金属研究所成会明研究小组采用催化热解碳氢化合物的方法得到了较高产率的单壁碳纳米管和由多根单壁碳纳米管形成的阵列以及由该阵列形成的数厘米长的条带。
1999年,韩国的一个研究小组制成了碳纳米管阴极彩色显示器样管。
2000年,日本科学家制成了高亮度的碳纳米管场发射显示器样管。
2001年,Schlitter等用热解有纳米图形的前驱体,通过自组装合成了单壁碳纳米管单晶,表明已经可以在微米级制得整体材料的单壁碳纳米管,并为宏量制备指出了方向。
2、碳纳米管的制备方法获得大批量、管径均匀和高纯度的碳纳米管,是研究其性能及应用的基础。
而大批量、低成本的合成工艺是碳纳米管实现工业化应用的保证。
因此对碳纳米管制备工艺的研究具有重要的意义。
目前,常用的制备碳纳米管的方法包括石墨电弧法、化学气相沉积法和激光蒸发法。
一般来说,石墨电弧法和激光蒸发法制备的碳纳米管纯度和晶化程度都较高,但产量较低。
材料科学中的碳纳米管应用研究
材料科学中的碳纳米管应用研究碳纳米管是一种以碳为主要成分的纳米材料，其直径一般在1~100纳米之间，长度可以从数微米到数厘米不等。
碳纳米管具有高强度、高刚度、高导电性、高导热性和高阻抗等出色的物理和化学性能，因此在材料科学相关领域中的应用研究日益成熟。
碳纳米管作为新一代高强度功能材料正在不断展示着其强大的潜力。
除了在电子学领域的应用（例如在微电子、纳米器件制造等方面的应用）外，碳纳米管在材料科学的各个领域都有着广泛的应用前景。
下面，本文就碳纳米管在材料科学相关领域中的应用研究一一进行讨论。
1. 强化材料碳纳米管作为一种高强度材料，可以用于强化各类基础材料，例如水泥、混凝土、钢、陶瓷等。
对于钢铁行业而言，将碳纳米管与钢合并后能够显著增强其耐交变荷载的性能。
自2012年以来，相继有多家企业开始尝试使用碳纳米管这一新型高强度材料进行钢铁加固作业，其中，日本钢铁企业早在2005年就已经开始使用碳纳米管进行金属加固工程。
在铝合金方面，研究人员也在尝试利用碳纳米管增强其的性能。
预计未来这一领域研究的深入，碳纳米管将能给铝制品行业带来更大的发展前景。
2. 储能材料碳纳米管具有高的比表面积和高导电性，这种特性使得碳纳米管可以用作超级电容器、锂离子电池等的电极材料。
其中，碳纳米管锂离子电池的研究具有很大潜力，其优点在于充电时间短，电池寿命长且具有高的能量密度。
此外，因为其具有良好的导电性和尺度效应 , 也可以用于柔性电池、生物医学器材等领域，未来其应用范围将会很广。
3. 传感器由于碳纳米管的高导电性和高表面积，也使得其成为了制作传感器的理想材料。
在纳米传感器领域，研究人员已经尝试利用碳纳米管制造高灵敏度的气敏、压力敏、温敏等各类传感器，其中最为瞩目的莫过于医疗领域的应用。
由于碳纳米管具有无毒性和生物相容性，因此将碳纳米管用于医疗传感器制造带来都极大的帮助。
目前，在医学应用领域中，已经出现了疏水型、亲水型等基于碳纳米管的传感器，这些传感器能够在患者体内获得高效率的荧光成像和MRI扫描等。
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碳纳米管在智能材料中的研究进展＊李 儒１，２，李红波１，李清文１（１ 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，苏州２１５１２３；２ 中国科学院研究生院，北京１０００４９）摘要 碳纳米管独特的力学、电学、热学及光学性质使其在智能材料领域有着广泛的应用。
综述了碳纳米管在形状记忆材料、电致变色材料、压电及电致变形材料、人工肌肉、智能凝胶等领域中的最新进展。
重点介绍了碳纳米管作为热学增强组分、导电增强组分在智能材料中的应用，以及碳纳米管对智能材料响应特性的影响，并说明了其在智能材料实际应用中所存在的问题，最后展望了碳纳米管在智能材料中的发展方向。
关键词 碳纳米管 智能材料 形状记忆 电致变色 压电 电致变形 人工肌肉 智能凝胶中图分类号：ＴＢ３８１ 文献标识码：ＡＰｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ Ｃａｒｂｏｎ Ｎａｎｏｔｕｂｅｓ ｉｎ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ＭａｔｅｒｉａｌｓＬＩ Ｒｕ１，２，ＬＩ Ｈｏｎｇｂｏ１，ＬＩ Ｑｉｎｇｗｅｎ１（１ Ｓｕｚｈｏｕ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｎａｎｏ－Ｔｅｃｈ ａｎｄ Ｎａｎｏ－Ｂｉｏｎｉｃｓ，Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｓｕｚｈｏｕ ２１５１２３；２ ＧｒａｄｕａｔｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００４９）Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｓｈａｐｅ ｍｅｍｏｒｙ，ｅｌｅｃ－ｔｒｏｃｈｒｏｍｉｓｍ，ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ，ｅｌｅｃｔｒｏｓｔｒｉｃｔｉｏｎ，ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｍｕｓｃｌｅ ａｎｄ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｇｅｌｓ，ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅｉｒ ｓｐｅｃｉａｌ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ，ｅ－ｌｅｃｔｒｏｎｉｃ，ｔｈｅｒｍａｌ ａｎｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．Ｔｈｅ ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅｓ ａｓ ｔｈｅ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｔｈｅｒｍａｌ，ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅｉｒ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｎ ｔｈｅ ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｒｅ ｅｍｐｈａｓｉｓｅｄ ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓ ａｎｄ ｆｕｔｕｒｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｗｉｔｈ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅｓ ａｒｅ ａｌｓｏ ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅｓ，ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｓｈａｐｅ ｍｅｍｏｒｙ，ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｒｏｍｉｓｍ，ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ，ｅｌｅｃｔｒｏ－ｓｔｒｉｃｔｉｏｎ，ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｍｕｓｃｌｅ，ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｇｅｌ ＊国家重点基础研究计划（２０１１ＣＢ９３２６００）；国家自然科学青年基金（２０９０３０６９） 李儒：男，１９８７年生，硕士生，主要从事碳纳米管在智能材料中的研究 李红波：通讯作者，女，副研究员，主要从事单壁碳纳米管的分离和应用研究 Ｔｅｌ：０５１２－６２８７２５５２ Ｅ－ｍａｉｌ：ｈｂｌｉ２００８＠ｓｉｎａｎｏ．ａｃ．ｃｎ 李清文：通讯作者，女，研究员，主要从事低维纳米碳材料可控制备、性质及其在高性能结构材料、能源及环境中的应用 Ｔｅｌ：０５１２－６２８７２５７７ Ｅ－ｍａｉｌ：ｑｗｌｉ２００７＠ｓｉｎａｎｏ．ａｃ．ｃｎ 碳纳米管（ＣＮＴｓ）是典型的一维纳米材料，具有极大的长径比、比表面积及独特的力学［１］、电学［２］、光学及热学［３］等性质，引起了人们广泛的关注和研究［４］。
将碳纳米管优异的性能与智能材料相结合［５］，提高材料的力学、电学及热学性能，加强材料的智能响应，一直以来都是材料科学发展所追求的目标。
智能材料是一种能够感知外部刺激，判断并适当处理且本身可执行的功能材料。
智能材料的主要类型有形状记忆材料、电致变色材料、压电及电致变形材料、人工肌肉和智能凝胶等。
智能材料的外界刺激响应一般为热、光、电、ｐＨ、超声和化学物质等。
碳纳米管优异的力学性能使得智能材料在力学方面有较大的提升，其出色的电学、光学性能又使得引入碳纳米管后智能材料具备出色的光电性质，从而影响智能材料对外界的感知。
下面将分别介绍碳纳米管独特的性能对智能材料产生的特殊影响。
１ 碳纳米管在智能材料中的应用１．１ 碳纳米管在形状记忆聚合物中的应用形状记忆材料能够对外界刺激如热、光、电场和磁场产生响应并回复最初的形状。
在形状记忆材料中，形状记忆聚合物（ＳＭＰ）［６］由于其质轻、可回复形变大、易于加工、价格低廉、形变响应温度容易调节等优点而得到了人们广泛的关注。
目前ＳＭＰ按驱动方式可分为热致、光致、电致、磁致、溶液驱动等类型。
研究人员通过对碳纳米管表面改性及原位聚合等方法来提高ＳＭＰ的记忆回复性能。
热致ＳＭＰ操作简单、易于加工，但传统的热致ＳＭＰ不具备导电性而不能采用电驱动，限制了热致型ＳＭＰ的应用范围。
在热致ＳＭＰ中加入碳纳米管，不仅能克服ＳＭＰ材料形状回复力小、机械强度低等缺点，而且赋予了热致ＳＭＰ材料低电压驱动等优点。
单壁碳纳米管（ＳＷＮＴｓ）具有相当高的导电率和导热率。
Ｌｅｅ等［７］将ＳＷＮＴｓ与低分子量柔性聚氨酯（ＰＵ）混合制备出ＰＵ－ＳＷＮＴｓ复合材料，发现ＳＷＮＴｓ的含量极大地影响ＳＭＰ的形状记忆性能，当ＳＷＮＴｓ含量为４％（质量分数）时，在５℃、３０Ｖ电压下材料可以在９０ｓ内达到８８％的形变回复率。
ＳＷＮＴｓ虽然具有极高的导电率及导热率，但昂贵的价格大大限制了它的应用范围。
相比之下，多壁碳纳米管（ＭＷＮＴｓ）较低的价格得到了人们更多的关注。
为了提·０５·材料导报Ａ：综述篇 ２０１３年１月（上）第２７卷第１期高ＭＷＮＴｓ在ＰＵ中的分散，Ｚｈｏｎｇ等［８］利用高速剪切方法得到了分散良好的ＰＵ－ＭＷＮＴｓ复合材料，其形变回复率增加且Ｔｇ几乎无变化。
Ｊｉｍｅｎｅｚ等［９］通过超声处理也获得了分散较好的ＰＵ－ＭＷＮＴｓ复合材料。
Ｊａｎａ等［１０］和Ｘｉａｏ等［１１］在ＭＷＮＴｓ表面上接枝聚己内酯（ＰＣＬ），再与４，４－亚甲基二异腈酸酯、１，４－丁二醇原位聚合生成ＰＣＬ－ｇ－ＭＷＮＴｓ－ＰＵ的ＳＭＰ材料，发现在相同ＭＷＮＴｓ含量下其比传统的ＰＵ－ＭＷＮＴｓ具有更高的机械回复性能和形状记忆性能。
Ｊｕｎｇ等［１２］分别采用传统混合、原位聚合及交联聚合来制备ＰＵ－ＭＷＮＴｓ，实验发现在ＭＷＮＴｓ侧壁上引入羧基可以均匀分散碳纳米管，得到形变回复率为９５％的ＳＭＰ。
Ｃｈｏ等［１３］和Ｊｕｎｇ等［１４］分别采用酸、光化学处理ＭＷＮＴｓ来提高分散度，得到了形变回复率与记忆效果增强的材料。
为了进一步提高ＳＭＰ的导电性，降低驱动电压，Ｓａｈｏｏ等［１５］在ＰＵ－ＭＷＮＴｓ中加入聚吡咯（ＰＰｙ）来提高导电性，当ＰＰｙ含量为２．５％（质量分数）时，材料的电导率为０．０９８Ｓ／ｃｍ，在２５Ｖ电压下可以达到９０％～９６％的形变回复率。
为了更进一步发挥ＣＮＴｓ的性能，很多研究人员将ＣＮＴｓ制成纤维、薄膜来提升智能材料的响应性能。
Ｍｅｎｇ等［１６］通过原位聚合及熔融纺丝法得到ＰＵ－ＭＷＮＴｓ纤维，ＭＷＮＴｓ在纤维轴向取向排列。
这种纤维比传统ＳＭＰ有高得多的形变回复率及形变回复力。
Ｖｉｒｙ等［１７］制备的ＣＮＴ－ＰＶＡ纤维也得到了类似的结果。
Ｌｕ等［１８］通过精确控制的真空沉积过程在亲水性的聚碳酸酯膜上制备出三维自组装ＭＷＮＴｓ巴基纸，并将这种巴基纸引入到ＳＭＰ中，由于ＭＷＮＴｓ相互连接的导电网络，材料表现出良好的导电性。
采用这种材料制备的形变驱动器，可以在９０ｓ内将５ｇ的砝码提升３０ｍｍ的高度。
图１为这种形状记忆材料将５ｇ的砝码提升３０ｍｍ的高度的示意图。
图１ 形状记忆聚合物／纳米纸复合材料驱动５ｇ砝码运动系列照片Ｆｉｇ．１ Ｓｅｒｉｅｓ ｏｆ ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｓ ｓｈｏｗｉｎｇ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏ－ａｃｔｉｖａｔｅｓｈａｐｅ ｍｅｍｏｒｙ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ＳＭＰ／ｎａｎｏｐａｐｅｒ ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅａｎｄ ａｃｔｕａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｍｏｔｉｏｎ ｏｆ ５－ｇｒａｍ ｍａｓｓＰＵ具有良好的生物相容性，ＰＵ－ＣＮＴｓ ＳＭＰ除了在驱动器方面有相关的应用外，在生物材料领域也有应用潜质。
Ｄｅｋａ等［１９］通过原位聚合把ＭＷＮＴｓ引入到超支化聚氨酯（ＨＢＰＵ）中，得到了拉伸强度提升３００％、形变回复率为９８％的ＳＭＰ，且在１％（质量分数）含量的ＭＷＮＴｓ时热稳定性提高到了２７５℃，细菌实验显示其具有较强的细菌降解性，使得这种材料有可能应用于形状记忆生物材料。
１．２ 碳纳米管在电致变色材料中的应用电致变色材料被认为是最具应用前景的智能材料之一，在红外发射器件、智能电致变色涂层、电色储存器件、智能电致变色织物等方面均有广阔的应用前景。
电致变色材料可分为过渡金属化物、普鲁士蓝、紫罗精、导电聚合物以及金属酞菁化合物等几类。
其中，聚合物类型的电致变色材料在制备方法、加工性、成本、色彩、对比度、响应时间和循环寿命方面均比传统的无机材料有优势。
聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺、聚呋喃、聚咔唑和聚吲哚等导电聚合物和金属酞菁化合物常被用来制备电致变色材料。
在电致变色材料中加入碳纳米管，可以提高材料的力学性能、电学性能，从而可以提高材料的电致变色对比度。
聚苯胺（ＰＡＮＩ）是一种常用的电致变色高分子材料，通常采用聚苯胺和聚苯乙烯磺酸钠（ＰＳＳ）复合制备电致变色材料。
Ｘｉｏｎｇ等［２０］通过在ＰＳＳ中加入用对苯二胺功能化的ＳＷＮＴｓ，制备出ＰＡＮＩ－ｇ－ＳＷＮＴｓ，使得ＳＷＮＴｓ可均匀分散于ＰＡＮＩ／ＰＳＳ杂化电致变色材料中，在ＳＷＮＴｓ含量为０．８％（质量分数）时，材料在＋１．５Ｖ、－１．５Ｖ时的电阻分别只有ＰＡＮＩ／ＰＳＳ的２０％、１２％。
ＳＷＮＴｓ加强了电子转移，使材料的电致变色对比度从ＰＡＮＩ的０．３４提高到了ＰＡＮＩ－ＳＷＮＴｓ的０．４７。
ＣＮＴｓ具有出色的导电性，经常被用来制备柔性透明的电极材料，Ｍａｌａｖｅ Ｏｓｕｎａ等［２１］在ＣＮＴｓ透明电极材料上通过电化学沉积聚３，４－乙撑二氧噻吩（ＰＥＤＯＴ）和ＷＯ２得到了转变快速、高对比度的电致变色材料。
Ｂｈａｎ－ｄａｒｉ等［２２］研究了ＭＷＮＴｓ和ＰＥＤＯＴ的相互作用，指出ＭＷＮＴｓ／ＰＥＤＯＴ的多孔结构、二者间的相互作用和ＭＷＮＴｓ形成的相互连接的导电网络有助于提高电致变色性能。