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碳納米管（英語：Carbon Nanotube，縮寫為CNT）是在1991年1月由日本筑波NEC實驗室的物理學(xué)家飯島澄男使用高分辨透射電子顯微鏡從電弧法生產(chǎn)碳纖維的產(chǎn)物中發(fā)現(xiàn)的。它是一種管狀的碳分子，管上每個碳原子采取sp2雜化，相互之間以碳-碳σ鍵結(jié)合起來，形成由六邊形組成的蜂窩狀結(jié)構(gòu)作為碳納米管的骨架。每個碳原子上未參與雜化的一對p電子相互之間形成跨越整個碳納米管的共軛π電子云。按照管子的層數(shù)不同，分為單壁碳納米管和多壁碳納米管。管子的半徑方向非常細(xì)，只有納米尺度，幾萬根碳納米管并起來也只有一根頭發(fā)絲寬，碳納米管的名稱也因此而來。而在軸向則可長達數(shù)十到數(shù)百微米。
碳納米管不總是筆直的，局部可能出現(xiàn)凹凸的現(xiàn)象，這是由于在六邊形結(jié)構(gòu)中混雜了五邊形和七邊形。出現(xiàn)五邊形的地方，由于張力的關(guān)系導(dǎo)致碳納米管向外凸出。如果五邊形恰好出現(xiàn)在碳納米管的頂端，就形成碳納米管的封口。出現(xiàn)七邊形的地方碳納米管則向內(nèi)凹進。
碳納米管的分子結(jié)構(gòu)決定了它具有一些獨特的性質(zhì)。由于巨大的長徑比（徑向尺寸在納米量級，軸向尺寸在微米量級），碳納米管表現(xiàn)為典型的一維量子材料，它的電子波函數(shù)在管的圓周方向具有周期性，在軸向則具有平移不變性，大大純化了理論工作，并做出了一些預(yù)言。理論預(yù)言，碳納米管具有超常的強度、熱導(dǎo)率、磁阻，且性質(zhì)會隨結(jié)構(gòu)的變化而變化，可由絕緣體轉(zhuǎn)變?yōu)榘雽?dǎo)體、由半導(dǎo)體變?yōu)榻饘?；具有金屬?dǎo)電性的碳納米管通過的磁通量是量子化的，表現(xiàn)出阿哈諾夫－波姆效應(yīng)（A-B效應(yīng)）。
目前應(yīng)用比較多的是多壁碳納米管，其實它在鋰電方面的應(yīng)用比塑料上多得多。添加在電極材料中提升電極導(dǎo)電性能。
碳納米管能夠應(yīng)用于PE、PP、PS、ABS、PVC、PA等多種塑料以及橡膠、樹脂、復(fù)合材料中，能夠均勻分散于基體中，賦予基體優(yōu)良的導(dǎo)電性能。廣泛應(yīng)用于以下行業(yè)：
薄膜、各種塑料制品；
抗靜電包裝；
電子器件的包裝、傳輸、處理材料；
導(dǎo)電膠輥，傳輸帶，密封件；
汽車工業(yè)；
動力電纜及配件；
導(dǎo)電涂料；
膠片盤；
電磁屏蔽，軍工領(lǐng)域；
碳納米管添加量僅為導(dǎo)電炭黑的三~五分之一，即可達到與其相同的導(dǎo)電性，不會因為導(dǎo)電填料過多添加造成塑料力學(xué)性能的損失。