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摘 要：碳纳米材料是目前纳米材料领域应用最广泛的技术，由于碳纳米管与石墨烯有着极为相似的结构和性质，使得碳纳米管和石墨烯组成的复合材料作为一种新型碳材料广泛发展，并且成为国内外研究的热点材料。本文主要对石墨烯和碳纳米管进行介绍并阐明其应用前景。
关键词：碳纳米管;石墨烯
石墨烯是碳元素的二维同素异形体，其虽然是一种热门的新型材料，但它仍然没摆脱碳填充填料的基本特性，石墨烯的性能也在碳纳米管填充材料的性能基础上得到了提高。在导电性能方面，石墨烯具有较高电导率，较大径厚比和表面积，其优异的导电性能在一定程度上能提高复合材料的导电性，具有良好的发展前景。[1]
碳纳米管是一种具有特殊结构的一维量子材料，主要由几层到几十层同轴的六边形碳原子圆形管组成，层间距离固定，约0.34nm。由于碳纳米管具有许多特殊的机械、导电和化学性能，因此其广泛应用于材料科学和制造复合材料等方面。
一、石墨烯的介绍及应用前景
（一）石墨烯的介绍
石墨烯是一种二维碳纳米材料，是由sp?杂化轨道的碳原子组成的六边形蜂窝晶格。它又被称为单层石墨，具有卓越的光学、电气、力学等特性，在材料科学、微制造、能源和药物传递等方面具有重要的应用前景，被人们认为是未来革命性的材料。石墨烯由于其优异的导热性能和机械性能，在传感器、聚合物纳米复合材料、光电功能材料、药物控制释放等领域显示出较多应用潜能。
石墨烯可分为以下几类：单层石墨烯、双层石墨烯、少层石墨烯和多层石墨烯。其中单层石墨烯是一种二维碳材料，由一层苯环结构的碳原子组成，密集周期性地排列;双层石墨烯是指两层碳原子以不同的叠加方式叠加而成的具有苯环结构的二维碳材料;少层石墨烯是指由3-10层碳原子组成的二维碳材料，这些碳原子以苯环结构周期性密集排列，并以不同的堆叠方式堆叠。多层石墨烯又称厚层石墨烯，是指碳原子通过不同的叠加方法叠加而形成的二维碳材料，其苯环结构厚度在10层以上，且小于10nm。
（二）石墨烯的应用前景
根据中国地质调查局的报告，中国是世界上最大的石墨生产国，2015年中国生产石墨86万吨，占世界石墨总产量的67.7%。此外，中国是世界第二大石墨资源国，石墨基础储量约占世界总储量的33%，已发现的资源储量为2.6亿吨，预测资源潜力为18.7亿吨，主要分布在黑龙江、内蒙古、和山东等省区。从生产角度来看，石墨作为石墨烯生产的原材料，在我国能源储备充足，价格低廉，因此，中国在石墨烯研究方面具有独特的优势。
石墨烯的研究与应用开发持续升温，石墨烯及与石墨烯相关的材料广泛应用于电池电极材料、电容器、透明显示屏、半导体器件、传感器、晶体管等方面。鉴于石墨烯材料优异的性能及其潜在的应用价值，在化学、物理、材料、生物、科学、能源等众多学科中已取得了一系列重要进展。
石墨烯可以具体应用到以下几个领域，在医药领域可以进行靶向药物输送和催化载体;在电子领域可以做成燃料电池材料、传感器材料、电子元器件等;在能源领域可以做成超级电容器和锂离子电池;在新材料领域可以做成防腐涂料、散热材料、电学材料、功能增强材料等。鉴于其优异的光学、电学、机械、热学性能促使研究者们继续对其进行更深入地研究，随着石墨烯制备方法的不断发展，在不久的将来石墨烯必将在各个领域被更广泛的应用，也被认为是“21世纪的未来革命性材料”。[2]
二、碳纳米管的介绍及应用前景
（一）碳纳米管的介绍
碳纳米管又称巴基管，是碳的同素异形体，属于富勒碳系，是由单层或多层石墨片以一定的螺旋角度围绕中心卷曲而成的无缝中空纳米级圆柱体。两端的“碳帽”由一个五元环和一个六元环包围。根据组成的石墨片层数，可将其分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。碳纳米管具有可调控的纳米中空管腔结构、大的长径比、较高的比表面积、表面能和表面结合能，能吸收和填充粒子，具有机械强度高、硬度大、热稳定性高以及高的传导率等特点。
碳纳米管广泛应用于橡胶、工程塑料、合成树脂等复合材料中，以提高材料的应力水平，也广泛应用于导电材料、电磁屏蔽材料、鋰电池、燃料电池和新型高速光电传感器中。
（二）碳纳米管的应用前景
纳米材料是纳米技术的基础，而碳纳米管又可称为纳米材料之王。碳纳米材料是纳米材料技术的重要组成部分，它影响着国民经济的各个领域。
碳纳米管的应用极其广泛，可以制成透明导电的薄膜，还可以应用于碳纳米管触摸屏，现在已经有很多智能手机应用碳纳米管制成的触摸屏;在电子领域，可以制成碳纳米管天线;在复合材料领域，其构成的复合材料具有极高的强度;能源领域可以制成储氢材料和超级碳纳米纤素电池;环保领域可以制成新型保湿材料，有效减少土地沙漠化和水土流失等。
碳纳米管以其独特的金属或半导体导电性能、独特的机械性能、较高的机械强度、传热性能和吸附能力等特点，成为人们关注的热点。碳纳米管是一种性能独特的新型功能和结构材料，在信息技术、自动化技术、纳米电子器件、复合增强等方面具有广阔的应用前景。可以预见，碳纳米管将在许多领域形成新的产业，产生显著的经济效益和社会效益。[3]
三、结语
石墨烯与碳纳米管有着相似的结构和性质，同时都具有优异的性能以及广泛的应用前景，此外，石墨烯等传统填料组成的复合材料也值得研究。在很多情况下，可以同时考虑两者之间的联系和区别，充分发挥各自的特性和优势，相互补充，在未来两者都将在各个领域得到广泛的应用。
参考文献
[1]陈留群，孙光辉，李春林，金江彬.从碳纳米管到石墨烯-浅谈碳纳米材料的研究进展[J].2011，25（18）：115-124.
[2]梁滔，燕鹏华，郑红兵，石墨烯填充橡胶复合材料研究进展[J].“科迈杯”第12届全国橡胶助剂生产和应用技术研讨会论文集：69-72.
[3]吴雅仙，章其林.碳纳米管膜的制备和应用进展[J].长春师范大学学报，2020，39（06）：25-34.
关键词：碳纳米管;石墨烯
石墨烯是碳元素的二维同素异形体，其虽然是一种热门的新型材料，但它仍然没摆脱碳填充填料的基本特性，石墨烯的性能也在碳纳米管填充材料的性能基础上得到了提高。在导电性能方面，石墨烯具有较高电导率，较大径厚比和表面积，其优异的导电性能在一定程度上能提高复合材料的导电性，具有良好的发展前景。[1]
碳纳米管是一种具有特殊结构的一维量子材料，主要由几层到几十层同轴的六边形碳原子圆形管组成，层间距离固定，约0.34nm。由于碳纳米管具有许多特殊的机械、导电和化学性能，因此其广泛应用于材料科学和制造复合材料等方面。
一、石墨烯的介绍及应用前景
（一）石墨烯的介绍
石墨烯是一种二维碳纳米材料，是由sp?杂化轨道的碳原子组成的六边形蜂窝晶格。它又被称为单层石墨，具有卓越的光学、电气、力学等特性，在材料科学、微制造、能源和药物传递等方面具有重要的应用前景，被人们认为是未来革命性的材料。石墨烯由于其优异的导热性能和机械性能，在传感器、聚合物纳米复合材料、光电功能材料、药物控制释放等领域显示出较多应用潜能。
石墨烯可分为以下几类：单层石墨烯、双层石墨烯、少层石墨烯和多层石墨烯。其中单层石墨烯是一种二维碳材料，由一层苯环结构的碳原子组成，密集周期性地排列;双层石墨烯是指两层碳原子以不同的叠加方式叠加而成的具有苯环结构的二维碳材料;少层石墨烯是指由3-10层碳原子组成的二维碳材料，这些碳原子以苯环结构周期性密集排列，并以不同的堆叠方式堆叠。多层石墨烯又称厚层石墨烯，是指碳原子通过不同的叠加方法叠加而形成的二维碳材料，其苯环结构厚度在10层以上，且小于10nm。
（二）石墨烯的应用前景
根据中国地质调查局的报告，中国是世界上最大的石墨生产国，2015年中国生产石墨86万吨，占世界石墨总产量的67.7%。此外，中国是世界第二大石墨资源国，石墨基础储量约占世界总储量的33%，已发现的资源储量为2.6亿吨，预测资源潜力为18.7亿吨，主要分布在黑龙江、内蒙古、和山东等省区。从生产角度来看，石墨作为石墨烯生产的原材料，在我国能源储备充足，价格低廉，因此，中国在石墨烯研究方面具有独特的优势。
石墨烯的研究与应用开发持续升温，石墨烯及与石墨烯相关的材料广泛应用于电池电极材料、电容器、透明显示屏、半导体器件、传感器、晶体管等方面。鉴于石墨烯材料优异的性能及其潜在的应用价值，在化学、物理、材料、生物、科学、能源等众多学科中已取得了一系列重要进展。
石墨烯可以具体应用到以下几个领域，在医药领域可以进行靶向药物输送和催化载体;在电子领域可以做成燃料电池材料、传感器材料、电子元器件等;在能源领域可以做成超级电容器和锂离子电池;在新材料领域可以做成防腐涂料、散热材料、电学材料、功能增强材料等。鉴于其优异的光学、电学、机械、热学性能促使研究者们继续对其进行更深入地研究，随着石墨烯制备方法的不断发展，在不久的将来石墨烯必将在各个领域被更广泛的应用，也被认为是“21世纪的未来革命性材料”。[2]
二、碳纳米管的介绍及应用前景
（一）碳纳米管的介绍
碳纳米管又称巴基管，是碳的同素异形体，属于富勒碳系，是由单层或多层石墨片以一定的螺旋角度围绕中心卷曲而成的无缝中空纳米级圆柱体。两端的“碳帽”由一个五元环和一个六元环包围。根据组成的石墨片层数，可将其分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。碳纳米管具有可调控的纳米中空管腔结构、大的长径比、较高的比表面积、表面能和表面结合能，能吸收和填充粒子，具有机械强度高、硬度大、热稳定性高以及高的传导率等特点。
碳纳米管广泛应用于橡胶、工程塑料、合成树脂等复合材料中，以提高材料的应力水平，也广泛应用于导电材料、电磁屏蔽材料、鋰电池、燃料电池和新型高速光电传感器中。
（二）碳纳米管的应用前景
纳米材料是纳米技术的基础，而碳纳米管又可称为纳米材料之王。碳纳米材料是纳米材料技术的重要组成部分，它影响着国民经济的各个领域。
碳纳米管的应用极其广泛，可以制成透明导电的薄膜，还可以应用于碳纳米管触摸屏，现在已经有很多智能手机应用碳纳米管制成的触摸屏;在电子领域，可以制成碳纳米管天线;在复合材料领域，其构成的复合材料具有极高的强度;能源领域可以制成储氢材料和超级碳纳米纤素电池;环保领域可以制成新型保湿材料，有效减少土地沙漠化和水土流失等。
碳纳米管以其独特的金属或半导体导电性能、独特的机械性能、较高的机械强度、传热性能和吸附能力等特点，成为人们关注的热点。碳纳米管是一种性能独特的新型功能和结构材料，在信息技术、自动化技术、纳米电子器件、复合增强等方面具有广阔的应用前景。可以预见，碳纳米管将在许多领域形成新的产业，产生显著的经济效益和社会效益。[3]
三、结语
石墨烯与碳纳米管有着相似的结构和性质，同时都具有优异的性能以及广泛的应用前景，此外，石墨烯等传统填料组成的复合材料也值得研究。在很多情况下，可以同时考虑两者之间的联系和区别，充分发挥各自的特性和优势，相互补充，在未来两者都将在各个领域得到广泛的应用。
参考文献
[1]陈留群，孙光辉，李春林，金江彬.从碳纳米管到石墨烯-浅谈碳纳米材料的研究进展[J].2011，25（18）：115-124.
[2]梁滔，燕鹏华，郑红兵，石墨烯填充橡胶复合材料研究进展[J].“科迈杯”第12届全国橡胶助剂生产和应用技术研讨会论文集：69-72.
[3]吴雅仙，章其林.碳纳米管膜的制备和应用进展[J].长春师范大学学报，2020，39（06）：25-34.