單壁碳納米管（SWCNT或SWNT），全部由碳原子構成，幾何結構可以視為由單層石墨烯捲曲而成，結構決定性質，因此單壁碳納米管具有優異的電子、機械、力學等性能。同時按捲曲結構分，單壁碳納米管具有扶手椅型、鋸齒型和手性三種；按電子結構分，單壁碳納米管具有半導體型和金屬型（包括準金屬型和金屬型）。
世界衛生組織國際癌症研究機構公布的致癌物清單初步整理參考，單壁碳納米管並未在3類致癌物清單中。
基本介紹
- 中文名：單壁碳納米管
- 外文名：Single-Walled Carbon Nanotubes
簡介,
簡介
單壁碳納米管具有優異的電子、機械、力學等性能，同時其原子尺度的變化即可導致單壁碳納米管性質的變化。由此帶來的單壁碳納米管性質的多樣性使其在包括高遷移率電晶體、邏輯電路、導電薄膜、場發射源、紅外發射器、感測器、掃描探針針尖、機械強度增強、太陽能電池和催化劑載體等多個領域有潛在套用。尤其是對電子和空穴都具有超高的遷移率，因此，國際半導體路線圖委員會2009年確定其為未來最有可能套用的新型器件材料。實現結構和性質可控的製備是單壁碳納米管套用的基礎和關鍵，然而，經過二十餘年的努力，尚未有可能的解決方案，這已經成為碳納米管研究和套用發展的瓶頸。
單壁碳納米管的製備方法目前主要有電弧放電、雷射燒蝕和化學氣相沉積法。由於電弧放電法和雷射燒蝕法難以實現和控制單壁碳納米管合適的生長速度和特定基底上的圖形化，因此能夠滿足高需求的化學氣相沉積成為目前製備單壁碳納米管的主流方法。
我國科學家十幾年來一直致力於單壁碳納米管的可控生長研究，特別是在催化劑研究方面打下了堅實的基礎，形成了自己的特色，極大地推動了單壁碳納米管結構可控制備的進程。在基於對單壁碳納米管催化成核和生長行為的深入了解上，提出了一系列的具有特定結構的高熔點固體催化劑（鎢鈷合金、碳化鉬以及碳化鎢）並結合合適的生長環境，實現了一些特定手性單壁碳納米管的製備。
單壁碳納米管擁有卓越的物理性能、納米級尺寸和化學普遍性。它可以提高材料強度並增強導電性。與傳統添加劑，如多壁碳納米管、碳纖維和大多數類型的炭黑相比，非常少的單壁碳納米管的添加量，即可顯著改善材料的性能。
單壁碳納米管的特性和優勢：
· 極低添加量即可產生效果；
· 增強材料的機械性能；
· 為材料帶來均勻永久的導電性；
· 保持顏色、彈性和其他主要性能；
· 極為廣泛的適用性。
工作原理：
當嵌入到材料基質中時，單壁碳納米管可形成三維的強化導電網路，並且對材料的原始顏色及其他主要性能影響極小。
套用：
單壁碳納米管的高性價比使得它們成為各行業新一代的導電添加劑。它可被用作通用添加劑，改善絕大多數材料的性能，包括聚合物複合材料、橡膠、金屬及其他。
發展趨勢：
單壁碳納米管是一種通用添加劑。由於其非凡的導電性能，單壁碳納米管在多種材料中具有潛在的套用價值。雖然單壁碳納米管的巨大潛力已經被認識多年，但由於其昂貴的價格和有限的生產量 （實驗室可用數量），他們並沒有被製造商使用。2014年，單壁碳納米管逐步實現大規模生產。目前，高純度的單壁碳納米管在市場上已有經濟可行的價格。此外，市面上已有一些基於單壁碳納米管的工業預分散體，易於操作，並在電池、複合材料、塗料、彈性體和塑膠工業中得到廣泛套用。
