carbon nanotube是什么意思，carbon nanotube的意思翻译、用法、同义词、例句

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专业解析

碳纳米管（Carbon Nanotube, CNT）是一种由碳原子构成的管状纳米材料，其结构可视为由单层或多层石墨烯片卷曲而成的一维纳米结构。根据管壁层数，主要分为单壁碳纳米管（SWCNT）和多壁碳纳米管（MWCNT）。其直径通常在纳米尺度（1-100纳米），长度可达微米甚至毫米级，具有极高的长径比。

核心特性与结构

• 结构基础：碳原子通过sp²杂化形成六边形蜂窝状晶格（石墨烯片），卷曲后形成无缝中空管状结构。卷曲角度（手性）决定了其导电属性（金属性或半导体性）。
• 力学性能：理论拉伸强度高达100 GPa（约为钢的100倍），同时兼具优异柔韧性，是已知最强韧的材料之一。
• 电学性能：单壁碳纳米管可呈现金属性或半导体性，载流子迁移率极高（可达10⁵ cm²/V·s），适用于高性能纳米电子器件。
• 热学性能：轴向热导率超过3000 W/mK，优于金刚石，是理想的热管理材料。

主要应用领域

1. 电子与信息技术：用于场效应晶体管（FET）、柔性显示屏电极、高频集成电路互联线，推动器件微型化。
2. 复合材料增强：作为增强体添加到聚合物、金属或陶瓷基体中，显著提升材料强度、导电性和耐磨性，应用于航空航天结构件。
3. 能源存储与转换：用作锂离子电池电极材料、超级电容器电极及燃料电池催化剂载体，提高能量密度和充放电效率。
4. 生物医学：药物靶向递送载体、生物传感器探针及神经组织工程支架，利用其高比表面积和生物相容性。
5. 传感技术：高灵敏度气体/化学传感器，可检测微量分子变化，用于环境监测与医疗诊断。

参考文献：

1. Iijima, S. Helical microtubules of graphitic carbon. Nature1991, 354, 56–58. Nature
2. Treacy, M.M.J. Exceptionally high Young’s modulus observed for individual carbon nanotubes. Nature1996, 381, 678–680. Nature
3. Tans, S.J. Individual single-wall carbon nanotubes as quantum wires. Nature1997, 386, 474–477. Nature
4. Berber, S. Unusually high thermal conductivity in carbon nanotubes. Phys. Rev. Lett.2000, 84, 4613. APS
5. Landi, B.J. Carbon nanotubes for lithium ion batteries. J. Mater. Res.2009, 24, 1896–1915. Cambridge Core

网络扩展资料

碳纳米管（Carbon Nanotube，简称CNT）是一种由碳原子构成的管状纳米材料，具有独特的结构和性能。以下是详细解释：

一、基本定义

碳纳米管是由单层或多层石墨烯片卷曲而成的中空管状结构，属于碳的同素异形体之一。其直径一般为2~20纳米，长度可达微米甚至毫米级，呈现典型的一维量子材料特性。

二、结构与分类

1. 结构特征
   • 碳原子以sp²杂化形成六边形蜂窝状晶格，局部可能夹杂五边形或七边形结构，导致管身凹凸或封口。
   • 层间距离约0.34纳米，轴向长径比极大（径向纳米级，轴向微米级）。
2. 分类
   • 单壁碳纳米管：单层石墨烯卷曲而成，导电性随螺旋角度变化（金属性/半导体性）。
   • 多壁碳纳米管：多层石墨烯同轴嵌套，层数从数层到数十层。

三、核心性能

1. 力学性能
   杨氏模量约1 TPa（约为钢的6倍），抗拉强度高达50-200 GPa（钢的100倍），是目前已知比强度最高的材料。
2. 电学性能
   导电性优于石墨烯，金属性碳纳米管电导率接近铜，半导体性则可通过掺杂调控。
3. 热学性能
   轴向导热率约3000 W/(m·K)，是金刚石的2倍，但径向导热性较差。
4. 化学稳定性
   耐酸、碱腐蚀，可增强复合材料的抗氧化性。

四、主要应用

1. 电子器件：用于场发射阴极、纳米晶体管等。
2. 复合材料：提升材料强度、导电性和热稳定性。
3. 能源领域：作为锂电池导电剂，改善电极导电性和锂离子迁移速率。
4. 催化与传感：用于催化剂载体和高灵敏度传感器。

五、命名与发现

英文名称为Carbon Nanotube（缩写CNT），中文别称“巴基管”。1991年由日本科学家饭岛澄男通过高分辨电镜首次发现。

如需更完整的分类或应用案例，可参考、3、8等来源。

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