碳纳米管到底是导体还是半导体？

碳纳米管，又名巴基管，是一种具有特殊结构（径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级，管子两端基本上都封口）的一维量子材料。碳纳米管主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管。层与层之间保持固定的距离，约0.34nm，直径一般为2~20 nm。并且根据碳六边形沿轴向的不同取向可以将其分成锯齿形、扶手椅型和螺旋型三种。其中螺旋型的碳纳米管具有手性，而锯齿形和扶手椅型碳纳米管没有手性。

碳纳米管作为一维纳米材料，重量轻，六边形结构连接完美，具有许多异常的力学、电学和化学性能。近些年随着碳纳米管及纳米材料研究的深入其广阔的应用前景也不断地展现出来。在20 世纪70 年代末，新西兰科学家发现在两个石墨电极间通电产生电火花时，电极表面生成小纤维簇，进行了电子衍射测定发现其壁是由类石墨排列的碳组成，实际上已经观察到多壁碳纳米管。

碳纳米管上碳原子的P电子形成大范围的离域π键，由于共轭效应显著，碳纳米管具有一些特殊的电学性质。碳纳米管具有良好的导电性能，由于碳纳米管的结构与石墨的片层结构相同，所以具有很好的电学性能。理论预测其导电性能取决于其管径和管壁的螺旋角。当CNTs的管径大于6nm时，导电性能下降；当管径小于6nm时，CNTs可以被看成具有良好导电性能的一维量子导线。有报道说Huang通过计算认为直径为0.7nm的碳纳米管具有超导性，尽管其超导转变温度只有1.5×10-4K，但是预示着碳纳米管在超导领域的应用前景。根据碳纳米管的导电性质可以将其分为金属型碳纳米管和半导体型碳纳米管：当n-m=3k(k为整数)时，碳纳米管为金属型；当n-m=3k±1，碳纳米管为半导体型。

1、导电：碳纳米管具有一维中空管状结构，管壁由单层或多层石墨烯片围成，管径为纳米级，管长为微米级，长径比巨大，其性质会因石墨烯片的卷曲方式不同而发生变化，体现金属性或半导体性质。

2、超强抗拉：碳纳米管具有优越的机械性能，抗拉强度50-200GPa，相当于钢的100倍，但比重只有钢的1/6，因而被称超级纤维；硬度与钻石相当，但柔韧性更强，可拉伸，其最大拉伸率高于任何金属；它还有很好的柔性、回d性和抗畸变的能力。

3、导热：碳纳米管具有良好的导热性，轴向热导率为2000-3000W/mK，约为铜的10倍，钻石的3倍。

4、吸附：碳纳米管具有超大的比表面积，吸附性能强；同时具有良好的电磁波吸收等性能。

碳纳米管可广泛用于用于锂电池用导电浆料、太阳能电池涂层、高强度结构材料、导电涂料、催化剂载体、场发射材料、电磁屏蔽材料等领域。诺贝尔奖得主R.E.Smalley称：“纳米碳管将是价格便宜，环境友好并为人类创造奇迹的新材料。

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