碳納米管的制備工藝及應(yīng)用如下：

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制備工藝

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- 電弧放電法：在充滿惰性氣體或氫氣的密閉容器中，兩根石墨電極間通過(guò)電弧放電，使石墨蒸發(fā)，在陰極上沉積得到碳納米管。該方法制備的碳納米管純度較高、結(jié)晶性好，但產(chǎn)量較低，設(shè)備復(fù)雜。

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- 化學(xué)氣相沉積法：將含碳?xì)怏w（如甲烷、乙炔等）與催化劑（如鐵、鈷、鎳等）在高溫下反應(yīng)，碳源分解后在催化劑表面生長(zhǎng)出碳納米管。此方法可大規(guī)模生產(chǎn)，能精確控制碳納米管的生長(zhǎng)位置和管徑，成本相對(duì)較低，但產(chǎn)物純度較低，需進(jìn)行后續(xù)提純處理。

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- 激光蒸發(fā)法：利用高能量激光束照射石墨靶材，使石墨蒸發(fā)，同時(shí)通入惰性氣體，在特定條件下形成碳納米管。該方法制備的碳納米管質(zhì)量高，但設(shè)備昂貴，產(chǎn)量低。

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應(yīng)用

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- 電子器件：碳納米管具有優(yōu)異的電學(xué)性能，可用于制造高速晶體管、邏輯電路、傳感器等。例如，碳納米管場(chǎng)效應(yīng)晶體管具有更高的開(kāi)關(guān)速度和更低的功耗，有望應(yīng)用于下一代高性能集成電路。

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- 能源領(lǐng)域：在鋰離子電池中，碳納米管可作為電極材料，提高電池的充放電效率和循環(huán)穩(wěn)定性。還可用于制造超級(jí)電容器，其高比表面積能增加電容器的儲(chǔ)能容量。

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- 復(fù)合材料：將碳納米管添加到聚合物、金屬、陶瓷等材料中，能顯著提高復(fù)合材料的力學(xué)性能、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。如在航空航天領(lǐng)域，碳納米管增強(qiáng)復(fù)合材料可用于制造飛行器的機(jī)翼、機(jī)身等結(jié)構(gòu)部件，減輕重量并提高強(qiáng)度。

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- 生物醫(yī)學(xué)：碳納米管具有良好的生物相容性，可用于生物傳感器、藥物輸送、腫瘤治療等方面。比如，功能化的碳納米管可以特異性識(shí)別生物分子，實(shí)現(xiàn)對(duì)疾病的早期診斷；還可作為藥物載體，將藥物輸送到特定的細(xì)胞或組織中，提高藥物的療效并降低副作用。

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