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(lái)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(mǎn)氦氣或氬氣的應(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(wú)定型碳和單壁或多壁的碳納米管。通過(guò)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(guò)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)是殘余應(yīng)物為氣體，可以離開(kāi)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(guò)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(guò)控制模板上催化劑的排列方式來(lái)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(guò)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(guò)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)模化和連續(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。
聚合應(yīng)合成法
在碳納米管制備方法中，聚合應(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(guò)程與有機(jī)合成映類(lèi)似，其副應(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(guò)這種類(lèi)似于擴(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(wàn)倍于模板數(shù)量的、同類(lèi)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(guò)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(guò)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(guò)。
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(lài)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晶體管的理想材料的性能將會(huì)更加優(yōu)質(zhì)。
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