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碳纳米管具有典型的层状中空结构特征，构成碳纳米管的层片之间存在一定的夹角碳纳米管的管身是准圆管结构，并且大多数由五边形截面所组成。管身由六边形碳环微结构单元组成，端帽部分由含五边形的碳环组成的多边形结构，或者称为多边锥形多壁结构。是一种具有特殊结构（径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级、管子两端基本上都封口）的一维量子材料。它主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管。层与层之间保持固定的距离，约为0.34nm，直径一般为2～20nm。由于其独特的结构，碳纳米管的研究具有重大的理论意义和潜在的应用价值，如：其独特的结构是理想的一维模型材料;巨大的长径比使其有望用作坚韧的碳纤维，其强度为钢的100倍，重量则只有钢的1/6;同时它还有望用作为分子导线，纳米半导体材料，催化剂载体，分子吸收剂和近场发射材料等。
编辑于2021-03-25
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为什么碳纳米管比钢铁硬却很轻？
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为什么碳纳米管比钢铁还结实百倍呢？
因为太纳米管看河钢棍儿比在哪里使用了你钢管容易锈，所以她就不不容易比那个差多了，那个碳纳米管你用的地方它不容易坏呀。
128赞·1，582浏览2020-03-02
碳纳米管天梯为什么会比钢铁坚固？
碳纳米管t为什么比钢铁坚固？看看钛纳米管那么说合成的呗，比他铁还
15赞·424浏览2020-03-17
什么材料的强度比钢高很多但是重量很轻？
碳纳米管与金刚石、石墨、富勒烯一样，是碳的一种同素异形体。碳纳米管是在1991年1月由日本筑波NEC实验室的物理学家饭岛澄男使用高分辨率分析电镜从电弧法生产的碳纤维中发现的[1]。它是一种管状的碳分子，管上每个碳原子采取SP2杂化，相互之间以碳-碳σ键结合起来，形成由六边形组成的蜂窝状结构作为碳纳米管的骨架。每个碳原子上未参与杂化的一对p电子相互之间形成跨越整个碳纳米管的共轭π电子云。按照管子的层数不同，分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。管子的半径方向非常细，只有纳米尺度，几万根碳纳米管并起来也只有一根头发丝宽，碳纳米管的名称也因此而来。而在轴向则可长达数十到数百微米。
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石墨，C60，金刚石，碳纳米管，这四种物质都很软，可作滑润剂，这句话对不对？
一、碳纳米管简介
碳纳米管，又称巴基管，是一种具有特殊结构的一维量子材料。主要由单层或多层石墨片绕中心按一定角度卷曲而成的同轴中空无缝管状结构，其管壁大都是由六边形碳原子网格组成。
二、碳纳米管的分类
(一)根据管壁层数分类
主要分为单层碳纳米管和多层碳纳米管。单壁碳纳米管由一层石墨烯片组成，多壁碳纳米管含有多层石墨烯片。
(二)根据碳六边形沿轴向的不同取向分类
分为锯齿型、扶手椅型和螺旋型三种。锯齿型和扶手椅型单壁碳纳米管其六边形网格和轴向的夹角分别为0°或者30°，螺旋型碳纳米管具有手性。
(三)根据导电性分类
分为金属型碳纳米管和半导体型碳纳米管。金属型碳纳米管当n-m=3k(k为整数)时，半导体型碳纳米管当n-m=3k±1。
(四)根据是否含有管壁缺陷分类
分为完善碳纳米管和含缺陷碳纳米管。
(五)根据外形的均匀性和整体形态分类
分为直管型、碳纳米管束、Y型、蛇型等。
三、碳纳米管的性能
(一)电学性能
碳纳米管具有一维中空管状结构，管径为纳米级，管长为微米级，长径比巨大，体现金属性或半导体性质。导电性与直径和手性有密切关系。
(二)力学性能
碳纳米管具有高模量、高强度，抗拉强度可达50-200GPa，是钢的100倍，密度只有钢的1/6，可制备出比高分子材料更稳定且比强度更高的材料。
(三)导热性能
CNTs具有非常大的长径比，热交换性能很高，可以合成高各向异性的热传导材料。热导率较高，能显著提高复合材料的热导率。
(四)吸附性能
碳纳米管具有超大的比表面积，吸附性能强；同时具有良好的电磁波吸收等性能。
四、碳纳米管的制备方法
(一)电弧放电法
电弧放电法是生产碳纳米管的主要方法。生成的产物有富勒烯、无定型碳和单壁或多壁的碳纳米管。生成的碳纳米管往往都是多层，且纯度较低。
(二)化学气相沉积法
化学气相沉积法可以得到纯度较高的碳纳米管，但制得的碳纳米管管径不整齐，形状不规则，并且在制备过程中必须要用到催化剂。
(三)激光蒸发法
激光蒸发法更有利于单壁碳纳米管的生长，并且易于进行生长机理的分析。碳纳米管的产率很大程度上取决于催化剂的种类。
(四)低温固相热解法
低温固相热解法工艺的最大优点在于有可能实现重复生产，从而有利于大规模生产。
(五)离子轰击法
离子轰击法虽易于连续生产，但由于设备的原因限制了它的规模。
(六)聚合反应合成法
聚合反应合成法一般指利用模板复制扩增的方法。通过强酸、超声波作用，碳纳米管可以先断裂为几段，再在一定纳米尺度催化剂颗粒作用下增殖延伸，以便制备高纯度碳纳米管。
(七)水热合成法
以镍为催化剂，将水和聚乙烯混合，在700-800℃，60-100Mpa的条件下合成碳纳米管。碳纳米管可以作为催化剂载体材料，用于催化纤维和膜工业。
五、碳纳米管的应用
(一)电子领域
碳纳米管可以制成高效太阳能转化器，提高太阳能转化成电能的效率。应用于纳米电子器件，可以制造纳米导线的模具和导线本身，以及用于制造晶体管开头电路或微型传感器元件。还可以作为锂离子电池的正极和负极，使电池寿命增长，充放电性能好。
(二)复合材料领域
碳纳米管可以作为高强度碳纤维材料，用于制造复合材料。可以应用于催化纤维和膜工业，制成取向膜，用作场发射器件或滤膜。碳纳米管作为催化剂载体材料，用于催化工业。
(三)新能源领域
碳纳米管可以用于储氢材料和超级纳米碳纤素电池。储氢材料可以应用在燃料电池的制造中，起到持续稳定的氢源的作用。超级纳米碳纤素电池应用于电动车、潜艇、电力机车等需储能大、重量轻的电动力机械上。
(四)医疗及生物工程领域
碳纳米管可以制成“智能”生物纳米管，用于在人体内运送药物。可以用于造影剂，提高放射成像的清晰度。碳纳米管可以制成纳米级集尘灰微粒，用于发展新的保湿材料，提高绿化成功率与速度。
(五)环境保护领域
1.碳纳米管是一种由单层石墨片卷曲而成的纳米材料，而石墨烯则是指单层的石墨片，是构成石墨的基本结构单元。
2.碳纳米管的结构是由多层石墨烯卷成的同轴圆管，这些碳原子以六边形的方式排列。每一层之间的距离大约是0.34纳米，而管的直径则在2到20纳米之间。
3.碳纳米管因其一维的量子性质，具有非常轻的重量、完美的六边形结构连接，以及许多异常的物理性质。例如，它们的抗拉强度可达到100到200千兆帕，是钢材的276倍，而密度仅为钢材的六分之一，弹性模量可达1太帕。
4.石墨烯是一种二维碳材料，以蜂窝状的六边形碳原子排列构成单层结构。这种材料因其独特的电子性质，如高导电性和高强度，在科学研究和工业应用中备受关注。
5.碳纳米管和石墨烯的主要区别在于它们的结构形态不同。碳纳米管是石墨烯的卷曲形态，这使得它们具有不同的物理和化学性质。
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