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半導(dǎo)體材料碳納米管是將單層的碳原子薄片卷起形成的管狀材料，其中的電子可以比硅晶體管更輕松地轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)更快速的數(shù)據(jù)傳輸，很早便被認(rèn)為是制造下一代晶體管的理想材料。
碳納米管還具備很好的強(qiáng)度和柔性，可以用來制造柔性顯示器和電子設(shè)備，經(jīng)得起拉伸與彎曲，讓電子設(shè)備能夠集成到衣服或其他可穿戴設(shè)備上。常用的碳納米管制備方法有電弧放電法、激光燒蝕法、化學(xué)氣相沉積法、固相熱解法、輝光放電法、氣體燃燒法及聚合反應(yīng)合成法等。
電弧放電法
電弧放電法是生產(chǎn)碳納米管的主要方法，1991年，日本物理學(xué)家飯島澄男就是從電弧放電法生產(chǎn)的碳纖維中首次發(fā)現(xiàn)碳納米管的。
將石墨電極置于充滿氦氣或氬氣的反應(yīng)容器中，在兩極之間激發(fā)出電弧，此時(shí)溫度可以達(dá)到4000度左右。在這種條件下，石墨會(huì)蒸發(fā)，生成的產(chǎn)物有富勒烯（C60）、無定型碳和單壁或多壁的碳納米管。通過控制催化劑和容器中的氫氣含量，可以調(diào)節(jié)幾種產(chǎn)物的相對(duì)產(chǎn)量。
使用這一方法制備碳納米管技術(shù)上比較簡(jiǎn)單，但是生成的碳納米管與C60等產(chǎn)物混雜在一起，很難得到純度較高的碳納米管，并且得到的往往都是多層碳納米管，而實(shí)際研究中人們往往需要的是單層的碳納米管。該方法反應(yīng)消耗能量太大。
化學(xué)氣相沉積法
化學(xué)氣相沉積法，即碳?xì)錃怏w熱解法，在一定程度上克服了電弧放電法的缺陷。讓氣態(tài)烴通過附著有催化劑微粒的模板，在800~1200℃的條件下，氣態(tài)烴可以分解生成碳納米管。
這種方法突出的優(yōu)點(diǎn)是殘余反應(yīng)物為氣體，可以離開反應(yīng)體系，得到純度比較高的碳納米管，同時(shí)溫度亦不需要很高，相對(duì)而言節(jié)省了能量。但是制得的碳納米管管徑不整齊，形狀不規(guī)則，并且在制備過程中必須要用到催化劑。
該方法的主要研究方向是希望通過控制模板上催化劑的排列方式來控制生成的碳納米管的結(jié)構(gòu)，已經(jīng)取得了一定進(jìn)展。
激光燒蝕法
激光燒蝕法的具體過程為：在一長(zhǎng)條石英管中間放置一根金屬催化劑和石墨混合的石墨靶，該管則置于一加熱爐內(nèi)。當(dāng)爐溫升至一定溫度時(shí)，將惰性氣體沖入管內(nèi)，并將一束激光聚焦于石墨靶上。在激光照射下生成氣態(tài)碳，這些氣態(tài)碳和催化劑粒子被氣流從高溫區(qū)帶向低溫區(qū)時(shí)，在催化劑的作用下生長(zhǎng)成CNTs。
固相熱解法
固相熱解法是令常規(guī)含碳亞穩(wěn)固體在高溫下熱解生長(zhǎng)碳納米管的新方法，這種方法過程比較穩(wěn)定，不需要催化劑，并且是原位生長(zhǎng)。但受到原料的限制，生產(chǎn)不能規(guī)�；瓦B續(xù)化。
離子或激光濺射法
離子或激光濺射法易于連續(xù)生產(chǎn)，但由于設(shè)備的原因限制了其規(guī)模。
聚合反應(yīng)合成法
在碳納米管制備方法中，聚合反應(yīng)合成法一般指利用模板復(fù)制擴(kuò)增的方法。碳納米管的一般制備過程與有機(jī)合成反映類似，其副反應(yīng)復(fù)雜多樣，很難保證同一爐碳納米管均為扶手椅式納米管或鋸齒形納米管。
科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在強(qiáng)酸、超聲波作用下，碳納米管可以先斷裂為幾段，再在一定納米尺度催化劑顆粒作用下增殖延伸，而延伸后所得的碳納米管與模板的卷曲方式相同。
于是科學(xué)家設(shè)想，如果通過這種類似于DNA擴(kuò)增的方式對(duì)碳納米管進(jìn)行增殖，那么只需找到少量的扶手椅式納米管或鋸齒形納米管，便可在短時(shí)間內(nèi)復(fù)制、擴(kuò)增出數(shù)量幾百萬倍于模板數(shù)量的、同類型的碳納米管—這可能會(huì)成為制備高純度碳納米管的新方式。
催化裂解法
催化裂解法是在600~1000℃的溫度及催化劑的作用下，使一氧化碳、甲烷、乙烯、丙烯和苯等含碳?xì)怏w原料分解，從而制備碳納米管的一種方法。
該方法在較高溫度下使含碳化合物裂解為碳原子，碳原子在過渡金屬-催化劑作用下，附著在催化劑微粒表面上形成為碳納米管。催化裂解法中所使用的催化劑活性組分多為第八族過渡金屬或其合金，少量加入Cu、Zn、Mg等可調(diào)節(jié)活性金屬能量狀態(tài)，改變其化學(xué)吸附與分解含碳?xì)怏w的能力。
催化劑前體對(duì)形成金屬單質(zhì)的活性有影響，金屬氧化物、硫化物、碳化物及有機(jī)金屬化合物也被使用過。
在碳納米管的多種制備方法中，每種方法都各有千秋，更好的產(chǎn)品依賴于更好的技術(shù)，新材料全球交易網(wǎng)相信，碳納米管這種制造下一代晶體管的理想材料的性能將會(huì)更加優(yōu)質(zhì)。
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