大家一定還記得中學化學課上學到的碳這一奇妙的物質,它的其中兩種同素異形體,性質完全相反:金剛石堪稱自然界的“第一硬”,而石墨又是各種礦物中軟得不能再軟的一種。近年來納米技術的興起又為它帶來了另一大新奇,這就是碳的另一種同素異形體——碳納米管。

碳納米管微觀結構

碳納米管是一種納米材料，說到納米材料，它就是納米級結構材料的簡稱，是指納米顆粒構成的固體材料，其中納米顆粒的尺寸在通常情況下不超過100nm，從廣義上說納米材料是指微觀結構至少在一維方向上受納米尺度限制的各種固體超細材料。

碳納米管掃描電鏡圖

碳納米管可以看作是由石墨烯卷曲形成的管狀結構，也可以看作是拉長的富勒烯結構。碳納米管中的碳主要以sp2雜化形式存在，且形成了一個大的π離域體系，因其獨特的結構賦予了它很多無以比拟的性質。

這裡總結了關于碳納米管的一些小知識，現在分享給大家：

一、多壁碳納米管是1991年日本NEC科學家用電弧放電制備C60時在實驗産生的黑色煙灰中用高分辨率透射電子顯微鏡發現的。後來在陽極的石墨棒中添加催化劑金屬又制備出了單壁碳納米管；

二、特定催化體系下碳納米管的原子組裝生長速度非常快，有報道稱可以達到80μm/s；

三、碳納米管根據最初活性金屬上析出石墨片的不同手型指數從而會組裝出不同卷曲角度的碳納米管，從而區分為導電性的金屬型碳納米管和不導電的半導體型碳納米管。手性指數還與碳納米管的生長速度相關，手性角越大，生長速度越快；

四、單一手性指數的碳納米管是呈現彩色的。我們目前觀測到的碳納米管之所以是黑色，因為其是很多種不同手性碳納米管或者不同手性碳管層的混合物，如果将碳納米管進行分離成單一手性，那将呈現出無比絢麗的五彩斑斓；

五、在具有超級強度的同時，更難能可貴的是，碳納米管是柔性的，科學家們将其制作成柔性可折疊的智能穿戴用品；

六、碳納米管是準一維的納米材料，具有很高的長徑比，除了sp2的六元環主體外，其兩端是有帽子的，冒端的碳碳鍵中存在着sp3雜化形式；

七、結構完美的超長多壁碳納米管管層之間存在着超潤滑現象，其相鄰管層之間可以發生相互滑動或者轉動，可以用非常小的力抽出無限長的碳納米管内層；

八、碳納米管的内部是有空腔的，中間的空腔根據應用目的是可以被填充的。此外，碳納米管空腔也可以為某些極端反應提供微小的密閉納米尺度空間；

九、生理條件下的碳納米管可以帶正電，因此可以有效地與DNA結合并将其傳遞進入細胞内。科學家們将表達β-糖苷酶基因的質粒DNA與酰胺化的碳納米管結合，使得基因在細胞内的表達效率提高了5-10倍。此外，還可以在碳納米管上修飾有基因靜息功能的siRNA，起到靶向和特異性殺滅癌症細胞的作用。

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