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碳纳米管研究进展
碳纳米管（CarbonNanotubes，CNTs）是由一层或几层碳原子排列成管状结构的一种纳米材料，它具有许多优异的物理、化学和机械性能，在体积小、表面积大、导电性和导热性好等方面有着广泛应用和研究前景。本文将对碳纳米管的研究进展进行概述。
一、碳纳米管的制备方法
碳纳米管的制备方法主要包括热解法、化学气相沉积法（ChemicalVaporDeposition，CVD）、电化学法、机械剥离法和制备新型碳纳米管的方法等。
热解法是较早研究的碳纳米管的制备方法，它是将含碳原子的物质，在高温条件下热分解，产生碳纳米管。热分解温度高，碳纳米管的长度容易增大，而径向分布不均，不能满足实际应用需求。化学气相沉积法是当前最主要的制备碳纳米管方法，它具有良好的制备控制性和大规模生产能力。在CVD反应中，由氢和甲烷等气体反应生成的碳源被分解并沉积在催化剂上，从而实现碳纳米管的制备。电化学法是通过电化学反应来制备碳纳米管，它可以在较低的温度下制备碳纳米管，但是制备过程复杂，效率低。机械剥离法是通过机械手段将多壁碳纳米管和单壁碳纳米管分离开来，它的分离效果较好，但是分离后的单壁碳纳米管质量不稳定，同时制备量较小。制备新型碳纳米管的方法可以针对性地构造碳结构，例如三角形、星形和长方形碳纳米管等。
二、碳纳米管的性质
碳纳米管在结构上可以分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管两类，其中多壁碳纳米管又可分为同轴和异轴结构。单壁碳纳米管具有较大的比表面积，高的导电性和导热性能，具备许多特殊的物理和化学性质；多壁碳纳米管结构较为复杂，其物理性质与单壁碳纳米管相似，其机械性质更优异。
碳纳米管还具有优异的机械性能和热学性能，能够在大弯曲半径下依然保持较高的强度和韧性。当载荷加载到一定程度时，碳纳米管会存在巨大的应变能够被释放，这种应变能释放机制可以作为机械防护材料设计的新思路，同时对碳材料持续的强度和韧性研究也会给材料学奠定基础。
三、碳纳米管的应用
碳纳米管具有广泛的应用前景，包括电子器件、能源材料、催化剂、本体结构材料等。
在电子器件方面，碳纳米管是一种理想的电子传输材料，可以用于制备晶体管、导线和透明导电膜等电子器件，同时碳纳米管FET被认为是实现更小型化、更高性能的替代硅基CMOS器件的一种选择。
在能源材料方面，碳纳米管作为电极材料在电池、超级电容器等设备中有着重要应用。此外，碳纳米管还能用于太阳能电池和燃料电池等领域，展现了优异的应用性能。
在催化剂领域，碳纳米管作为高效的催化剂载体使用。我们知道，不同颗粒尺寸的催化剂的催化效果是不同的，同时，个人认为，能够设造出不同尺寸的碳纳米管载体，然后给带上各类催化剂颗粒，最后得出理想的催化效果是一个不错的方向，能够开拓起一直来催化剂技术领域新的思路。
本体结构材料方面，碳纳米管在增强复合材料中已经越来越多被使用，比如压缩强度和压缩模量相比于未掺杂的树脂基体增强了大约26％，相比于不含碳纳米管的树脂基体复合材料增强了大约36％，而碳纳米管的体积含量仅为1.4％。
四、碳纳米管的问题和挑战
碳纳米管的晶体定向性和取向效率的提高、单壁碳纳米管制备的成本和大规模生产、多壁碳纳米管结构和杂质的控制等问题是当前的研究热点和难点。此外，碳纳米管与人体生物相容性的问题以及碳纳米管多实体和多界面的优异性质得到充分利用的研究设计都是瓶颈问题。