中國粉體網(wǎng)訊 碳納米管,，又名巴基管，是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的一維碳納米材料。碳納米管本身呈圓管狀,，與石墨烯片層卷曲而成的結(jié)構(gòu)類似,。碳納米管由于優(yōu)異的力學(xué),、電學(xué),、熱學(xué)及光學(xué)特性,，在多個(gè)領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注和應(yīng)用,。
1,、碳納米管的發(fā)現(xiàn)及發(fā)展
日本人首次發(fā)現(xiàn)碳納米管。1991年,，日本NEC公司基礎(chǔ)研究實(shí)驗(yàn)室的電子顯微鏡專家飯島（Lijima）在高分辨透射電子顯微鏡下檢驗(yàn)石墨電弧設(shè)備中產(chǎn)生的球狀碳分子時(shí),，意外發(fā)現(xiàn)了由管狀的同軸納米管組成的碳分子，這就是現(xiàn)在被稱作“Carbon nanotube”的碳納米管。
碳納米管被發(fā)現(xiàn)后,，引起了研究者們的極大興趣,，在以后的幾十年里一直被持續(xù)研究并不斷發(fā)展。
1993年,，S.Lijima等和D.S.Bethune等同時(shí)報(bào)道了采用電弧法,，在石墨電極中添加一定的催化劑，可以得到僅僅具有一層管壁的碳納米管,，即單壁碳納米管產(chǎn)物,。
1996年，日本的昭和電工在川崎建成了時(shí)間上世界上第一個(gè)商業(yè)化生產(chǎn)碳納米管的工廠,，年產(chǎn)能20噸,，標(biāo)志著碳納米管商業(yè)化生產(chǎn)的開端。
1997年,，A.C.Dillon等報(bào)道了單壁碳納米管的中空管可儲存和穩(wěn)定氫分子,，引起廣泛的關(guān)注。相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究和理論計(jì)算也相繼展開,。據(jù)推測,，單壁碳納米管的儲氫量可達(dá)10%（質(zhì)量比）。此外,，碳納米管還可以用來儲存甲烷等其他氣體,。
2003年，日本CNRI公司研制成功直徑0.4nm的碳納米管,，使得碳納米管發(fā)展到超細(xì)程度,。同一年，墨西哥科研人員從墨西哥東南部油田提取的多份原油樣品中發(fā)現(xiàn)了碳納米管,。這是世界上首次在原油中發(fā)現(xiàn)天然碳納米管,。
2007年，日本首次開發(fā)出在大面積金屬板上直接合成大量單層碳納米管的技術(shù),。
2010年,，浙江大學(xué)和美國加利福尼亞大學(xué)科研人員成功合成世界上最小碳納米管結(jié)構(gòu)的富勒烯C90。
2014年,，美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院(NIST)的研究人員開發(fā)出一種均勻的多壁碳納米管為基礎(chǔ)的涂料,，可降低常用的泡沫內(nèi)飾的易燃性。清華大學(xué)成功研制出高性能碳納米管導(dǎo)線,。
2015年,，美國研究人員用碳納米管替代硅為原料，大幅提高了計(jì)算機(jī)芯片的處理速度,，運(yùn)用此方法研制出的3D芯片的運(yùn)行速度,，有可能達(dá)到目前芯片的1000倍,。
……
被稱為“黑金”的碳納米管，曾被科學(xué)家預(yù)言,，有望成為“徹底改變21世紀(jì)”的神奇材料之一,。碳納米管以其優(yōu)異的力學(xué)、電學(xué)和熱學(xué)特性被譽(yù)為“萬能基材”,，在結(jié)構(gòu)功能一體化復(fù)合材料,、電池電極、集成電路,、傳感器件,、電加熱器件等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用前景。未來還可能拓展應(yīng)用于導(dǎo)電塑料,、半導(dǎo)體器件、輕質(zhì)高強(qiáng)復(fù)合材料,、寬頻段輕質(zhì)電磁屏蔽,、沖擊防護(hù)、智能器件等領(lǐng)域,，并有望給這些領(lǐng)域帶來變革性的發(fā)展,。
2、碳納米管在鋰電負(fù)極方面的應(yīng)用
自碳納米管被發(fā)現(xiàn)以來,，作為一種具有一維納米尺寸的管狀碳材料,，它以其獨(dú)特的特性，在諸多領(lǐng)域被應(yīng)用,。鋰離子電池領(lǐng)域是碳納米管具有潛力的應(yīng)用方向之一,。碳納米管可以直接用于鋰離子電池負(fù)極材料。
碳納米管負(fù)極材料的特點(diǎn)是電池電量大,，不易粉碎,。它們的形態(tài)使其可以替代石墨作為商用鋰離子電池負(fù)極材料。碳納米管是由單層或多層同軸炭片層組成的“具有類似于石墨層狀結(jié)構(gòu)”的材料,。碳納米管的sp2雜化結(jié)構(gòu)以及高的長徑比為其帶來了一系列優(yōu)異性能,。這種微觀結(jié)構(gòu)使得鋰離子的嵌入深度小、行程短及嵌入位置多（管內(nèi)和層間的縫隙,、空穴等）,，同時(shí)因碳納米管導(dǎo)電性能很好，具有較好的電子傳導(dǎo)和離子運(yùn)輸能力,，適合作鋰離子電池負(fù)極材料,。
采用碳納米管直接作為鋰離子電池負(fù)極材料也存在不足之處，一是第一次不可逆容量較大,，首次充放電效率比較低,。二是碳納米管負(fù)極缺乏穩(wěn)定的電壓平臺,。三是碳納米管存在電位滯后現(xiàn)象。這些問題制約了碳納米管在鋰離子電池負(fù)極材料方面的應(yīng)用,。
目前碳納米管的研究主要集中在復(fù)合材料的制備及其電化學(xué)性能方面,，例如碳納米管與硅、金屬氧化物的復(fù)合等等,。此外,，碳納米管作為新型材料，在合格生產(chǎn)上有很多要求,，例如直徑,，層數(shù)，長度,，缺陷程度和電子特性等都是重要因素,，其生產(chǎn)方法也需要進(jìn)一步完善。
碳納米管在鋰電負(fù)極方面的規(guī)�,；逃眠�有一定距離,，不過，隨著碳納米管研究的深入,，尤其是在碳納米管機(jī)理研究以及制備工藝等方面的提升,，都將會促使碳納米管更接近商業(yè)范疇，其在鋰離子電池領(lǐng)域的應(yīng)用也會進(jìn)一步拓展,。
參考來源：
1,、向凱.碳納米管歷史與發(fā)展及其應(yīng)用
2、李磊等.碳納米管在鋰離子電池中的應(yīng)用綜述
3,、趙廷凱等.碳納米管和石墨烯在鋰離子電池負(fù)極材料中的應(yīng)用
4,、常笑叢.碳納米管在鋰離子電池中的應(yīng)用
5、李健等.碳納米管與石墨烯在儲能電池中的應(yīng)用
6,、把石墨烯卷起來“萬能”的碳納米管或改變未來.央廣網(wǎng)
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/文正）
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