碳纳米材料是一种分散相尺度至少有一维小于100nm的碳材料。碳纳米管(CNT)是由单层或多层的石墨烯层围绕中心轴按一定的螺旋角卷曲而成一维量子材料,按石墨烯片的层数可分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管,具有力学、电学、导热、化学稳定性等多方面的突出性能。
碳纳米管性能
碳纳米管可以看做是石墨烯片层卷曲而成,因此按照石墨烯片的层数可分为:单壁碳纳米管(或称单层碳纳米管)和多壁碳纳米管(或多层碳纳米管) 力学方面 碳纳米管的硬度与金刚石相当,强度是钢的100倍,却拥有良好的柔韧性,可以拉伸。在工业上常用的增强型纤维中,决定强度的一个关键因素是长径比,即长度和直径之比。 导电方面 碳纳米管具有良好的导电性能,由于碳纳米管的结构与石墨的片层结构相同,所以具有很好的电学性能。理论预测其导电性能取决于其管径和管壁的螺旋角。当CNTs的管径大于6nm时,导电性能下降;当管径小于6nm时,CNTs可以被看成具有良好导电性能的一维量子导线。有报道说通过计算认为直径为0.7nm的碳纳米管具有超导性,尽管其超导转变温度只有1.5×10-4K,但是预示着碳纳米管在超导领域的应用前景。 导热方面 碳纳米管具有良好的传热性能,CNTs具有非常大的长径比,因而其沿着长度方向的热交换性能很高,相对的其垂直方向的热交换性能较低,通过合适的取向,碳纳米管可以合成高各向异性的热传导材料。另外,碳纳米管有着较高的热导率,只要在复合材料中掺杂微量的碳纳米管 ,该复合材料的热导率将会可能得到很大的改善。 碳纳米管还具有光学等其他良好的性能。