馮少杰
碳納米管，又名巴基管，是一種具有特殊結構(徑向尺寸為納米量級，軸向尺寸為微米量級，管子兩端基本上都封口)的一維量子材料。碳納米管主要由呈六邊形排列的碳原子構成數層到數十層的同軸圓管。層與層之間保持固定的距離，約0.34nm，直徑一般為2-20nm。并且根據碳六邊形沿軸向的不同取向可以將其分成鋸齒形、扶手椅型和螺旋型三種，其中螺旋型的碳納米管具有手性，而鋸齒形和扶手椅型碳納米管沒有手性。
碳納米管作為一維納米材料，重量輕，六邊形結構連接完美，具有許多異常的力學、電學和化學性能。近些年隨著碳納米管及納米材料研究的深入其廣闊的應用前景也不斷地展現出來。
據中研普華產業研究院發布的《2024-2029年中國碳納米管市場深度分析及發展前景預測報告》分析，碳納米管可以看作是石墨烯片層卷曲而成，因此按照石墨烯片的層數可分為：單壁碳納米管(或稱單層碳納米管，Single-Walled Carbon Nanotubes，SWCNTs)和多壁碳納米管(或多層碳納米管，Multi-Walled Carbon Nanotubes，MWCNTs)，多壁管在開始形成的時候，層與層之間很容易成為陷阱中心而捕獲各種缺陷，因而多壁管的管壁上通常布滿小洞樣的缺陷。與多壁管相比，單壁管直徑大小的分布范圍小，缺陷少，具有更高的均勻一致性。單壁管典型直徑在0.6-2nm，多壁管最內層可達0.4nm，最粗可達數百納米，但典型管徑為2-100nm。
碳納米管依其結構特征可以分為三種類型：扶手椅形納米管(Armchair form)，鋸齒形納米管(Zigzag form)和手性納米管(Chiral form)。碳納米管的手性指數(n，m)與其螺旋度和電學性能等有直接關系，習慣上n>=m。當n=m時，碳納米管稱為扶手椅形納米管，手性角(螺旋角)為30°;當n>m=0時，碳納米管稱為鋸齒形納米管，手性角(螺旋角)為0°;當n>m≠0時，將其稱為手性碳納米管。
根據碳納米管的導電性質可以將其分為金屬型碳納米管和半導體型碳納米管：當n-m=3k(k為整數)時，碳納米管為金屬型;當n-m=3k±1，碳納米管為半導體型。
按照是否含有管壁缺陷可以分為：完善碳納米管和含缺陷碳納米管。
按照外形的均勻性和整體形態，可分為：直管型，碳納米管束，Y型，蛇型等。
關于管壁缺陷對碳納米管力學性質的影響規律也值得引起關注，這也將有助于進一步認識碳納米管及其復合材料。由于碳納米管制造工藝的限制，碳納米管中含有大量的各種缺陷，如原子空位缺陷(單原子或多原子空位)和Stone-Thrower-Wales(STW)型缺陷等。
盡管碳納米管獨特的性能賦予其在多領域應用的潛力，但透明導電膜、超級電容器、導電墨水等新型產品的生產工藝仍未成熟，而高強度“超級纖維”等材料主要小范圍應用于航空航天、軍工等高精尖行業，因此上述產品或材料距離大面積工業商用仍需一段較長的時間。
碳納米管于1991年被日本電子公司的飯島博士發現。1996年，日本的昭和電工在川崎建成了時間上世界上第一個商業化生產碳納米管的工廠，年產能20噸，標志著碳納米管商業化生產的開端。
商業化嘗試階段(2006-2007年)：大規模的商業化嘗試始于2006～2007年間，這段時間有大量的企業入局碳納米管的生產，比較知名的包括阿科瑪和Nanocyl。行業內現有玩家也著力擴大規模：昭和電工將其碳納米管產能擴大到每年100噸;CNI公司和Unidym公司合并，成為碳納米管領域的巨頭。
行業過熱發展(2009-2010年)：行業于2009～2011年進入過熱階段，歐洲的拜耳、阿科瑪和Nanocyl掀起了一輪增產競賽。以拜耳為例，到2010年，其碳納米管產能比2007年增加了近600%。隨后便是過剩產能的出清，昭和電工于2012年關閉了一座生產雙壁碳納米管的工廠，拜耳更是于2013年宣布退出碳納米管生產。
良性復蘇階段(2017年至今)：在技術成熟度曲線上，目前碳納米管產業已經走過了過熱期和低谷期，進入復蘇良性發展的階段。行業進入了為期約3年的低谷期后，直到電動汽車的推廣行業才迎來轉機，進入了良性復蘇的階段。國內的碳納米管企業也在此時進入了快速發展階段，截止2019年，已經有三順納米、天奈科技和德方納米3家碳納米管企業上市。
更多碳納米管行業深度分析，請點擊查看中研普華產業研究院發布的《2024-2029年中國碳納米管市場深度分析及發展前景預測報告》。
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