碳纳米管苦等20余年终于迎来“春天”！？

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　　【日经BP社2012/08/17报道】碳纳米管（CNT）诞生于1991年。如今，CNT终于看到了全面投入量产，实现实用化的希望。CNT从发现之初就是备受关注的“梦之材料”，迄今为止，每年发表的研究论文都多达数千篇，但是，由于其中还存在若干重大课题，一直难以实现实用化。就在CNT原地踏步的时候，同为碳材料的富勒烯（C60），以及“发现”更晚的石墨烯登上舞台，发现者均获得了诺贝尔奖。CNT的发展落在了后面，虽然距离其发现已经过了21年，但CNT的实用化事例极其有限，只在近期作为了网球拍的框架材料，也就是碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）的添加剂。

　　CNT的实用化之所以进展迟缓，是因为存在非常多的课题。其中，最重大的课题之一是缺乏高纯度CNT的量产技术。虽然已开发出了使用化学气相沉积（CVD）法的生产方法，但金属催化剂等杂质大量残留的问题一直没能解决。使用普通的CVD法时，金属催化剂甚至会占到生成物整体的7成（重量比）。不过，借助日本产业技术综合研究所在2004年开发的“超速成长法（Super Growth）”，单层CNT（SWNT）的纯度问题已经得到了大幅改善。凭借日本瑞翁公司（Zeon）对量产技术的不断研究，如今产品的纯度似乎已经达到了99.98％。多层CNT（MWNT）的生产方法也在改进之中，量产产品纯度达到95％也已经不再稀奇。

　　随着量产的开展，CNT的另一个重大课题——价格也在大幅下滑。在2005年左右，CNT的价格高达每克10万日元以上，而且还是有很多杂质的。这样的话，即使研究室得到的结果再有希望，也无法应用于产业用途。但在最近，MWNT的量产进步显著，比利时Nanocyl等公司的年产规模甚至达到了400t。因此，MWNT的价格降到了每千克1万日元左右，仅为2005年的万分之一。与太阳能电池等产品相同，中国企业也在纷纷参与MWNT生产，今后，MWNT的价格估计还会继续滑落。虽然SWNT的量产，特别是使用超速成长法的量产尚未展开，但其市场期待已经超过了MWNT。

　　其实，SWNT也存在其特有的课题，那就是金属型与半导体型CNT混合的问题。SWNT根据碳原子六元环，也就是“网”的连接方式（手性）的差别，分为金属型的CNT与半导体型的CNT两种。而且在制造时，金属型与半导体型CNT混杂在一起，这是把SWNT作为半导体使用的重大障碍。在此之前，CNT的应用之所以局限于CFRP等非电子元器件，以及电子元器件中蓄电池、电容器电极材料等比较简单的导电材料，正是出于这个原因。但在最近，这项课题的解决已有了眉目，虽然分别来制造金属型CNT与半导体型CNT的技术还不存在，但能够在室温下简单分离二者的技术已经问世。今后，SWNT在半导体领域的应用也有望扩大。

　　但CNT还有其他一些问题，例如，有观点指出CNT与石棉一样会危害健康、因为难以分散于水等溶剂而不易处理等。不过，随着危害健康的条件逐渐明朗，以及使CNT在分散时不受到破坏的方法问世，这些课题也即将得到解决。

　　最后的课题是用途。在此之前，CNT最多只是用作CFRP添加剂，但随着其价格的下跌，CNT非常有望用作蓄电池或超级电容器的部分电极材料。对于企业而言，如今正是决定是否为该用途投资建设制造设备的关键时期。

　　虽然CNT面临着诸多课题，但大多数课题都有了解决之道，其优越性能可以发挥的日子为期不远。特别值得提出的是，日本的研究者和技术人员在从CNT的发现到CVD法的开发到诸多课题的解决上所做出的卓越贡献。2012年3月，被誉为“工程学诺贝尔奖”的“Queen Elizabeth Prize for Engineering”（伊丽莎白女王工程将）也已设立，笔者预感，今后这些研究者和技术人员将会以某种形式为人们所瞩目。（记者：野泽 哲生，《日经电子》）

enlaixiangyu

期待量产啊··电动车可以玩大功率了

gaoxe

在铅电的作用与碳黑相近 没有性价比优势？

bb6881

作出来也买不起:(

enlaixiangyu

能普及就会便宜的很多的，量产的就便宜啦，就好像30年前的电脑谁能买的起，而且性能低下，现在随便的家庭都买得起，性能还比原来进步太多了。也就是工艺的进步。