納米技術是通過對納米尺度物質的操控來實現材料、器件和係統的創造和利用，例如，在原子、分子和超分子水平上的操控納米技術的發展正越來越成為(wei) 世界各國科技界所關(guan) 注的焦點,誰能在這一領域取得優(you) 點,誰就能占據21世紀科學的製高點。納米碳材料是指尺度至少有一維小於(yu) 100納米的碳材料。納米碳材料主要包括四種類型：納米碳球、碳納米管、石墨烯和碳炔，其中碳納米管和石墨烯由於(yu) 其優(you) 異的性能，是近年來的研究熱點。

碳納米管的彈性模量與(yu) 金剛石的基本相同，為(wei) 已知的zui高材料模量，約為(wei) 鋼的5倍；其彈性應變zui高可達12%，約為(wei) 鋼的60倍而密度僅(jin) 為(wei) 鋼的幾分之一。碳納米管的強度大約比其他纖維的強度高200倍，可以經受約100萬(wan) 個(ge) 大氣壓的壓力而不破裂。碳納米管表現出良好的導電性，在一定方向，導電率可達銅的一萬(wan) 倍；碳納米管的熱傳(chuan) 導係數高於(yu) 天然金剛石和石墨原子基麵。

石墨烯目前是世上zui薄也是zui堅硬的納米材料，它幾乎完全透明，隻吸收2.3%的光；導熱係數是金剛石的3倍；常溫下電子遷移率是商用矽材料的140倍；電阻率比銅和銀更低，是目前電阻率zui小的材料；單層石墨烯的比表麵積是zui好活性炭的1.75倍；具有超強的剛度和硬度，強度是鋼的100多倍。

目前碳納米管和石墨烯材料在多個(ge) 領域開展研究，並逐步走向應用。

其中，碳納米管生產(chan) 設備碳納米管在飛機領域的zui新進展有：

美國國家標準與(yu) 技術研究院（NIST）的研究人員開發出一種均勻的多壁碳納米管為(wei) 基礎的塗料，可降低常用的泡沫的內(nei) 飾的易燃性。與(yu) 未處理的泡沫相比，碳納米管塗覆聚氨酯泡沫體(ti) 的燃燒性降低了35％。研究人員將改性的碳納米管均勻地分布並附著在聚合物層的上表麵和下表麵。由此產(chan) 生的塗層，充分利用了碳納米管的快速散熱能力，與(yu) 常用於(yu) 軟裝飾的溴化阻燃劑相比，實現了更大的點火和燃燒阻力。同時當納米管塗層泡沫暴露在極端高溫中，會(hui) 創建一個(ge) “炭保護層”屏障防止熔體(ti) 池形成。

美國研製出完全基於(yu) 碳納米管的中央處理器。2013年10月，美國斯坦福大學采用與(yu) 同矽互補金屬氧化物半導體(ti) （CMOS）完全兼容的工藝研製出首台完全基於(yu) 碳納米場效應晶體(ti) 管的中央處理器原型。該處理器芯片麵積為(wei) 6.5mm2，由178個(ge) 晶體(ti) 管組成，每一個(ge) 晶體(ti) 管由10~200納米場的數個(ge) 碳納米管組成，盡管該處理器的工作頻率僅(jin) 為(wei) 1kHz，與(yu) 主頻108~740kHz的首台商用矽基計算機In4004存在巨大差距，目前僅(jin) 能做演示和驗證，但兩(liang) 者均采用相同的馮(feng) 諾伊曼體(ti) 係結構，都具有可編程能力，可串行執行多種計算任務，並運行基本的操作係統。與(yu) 傳(chuan) 統晶體(ti) 管相比，碳納米管體(ti) 積更小，傳(chuan) 導性也更強，並且能夠支持快速開關(guan) ，因此其性能和能耗表現也遠遠好於(yu) 傳(chuan) 統矽材料。

麻省理工學院飛機航天工程師開發出一種碳納米管(CNT)薄膜，可以加熱並固化複合材料，而不需要熱壓罐。當連接到一個(ge) 電源，包裹在一個(ge) 多層聚合物複合材料中的薄膜就會(hui) 加熱，促使聚合物固化。研究小組在常見的飛機碳纖維材料部件中測試了該薄膜，發現該薄膜可製造出強度與(yu) 傳(chuan) 統熱壓罐固化的一樣的複合材料，但隻使用了百分之一的能量。研究人員表示，碳納米管薄膜很輕，添加重量可以忽略不計，在其熔融進樹脂層後，薄膜本身與(yu) 複合材料形成網格。MIT的技術直接接觸需要加熱的部分，這種複合材料固化方法更直接，更節能。可代替四層樓高的熱壓罐，以及數千萬(wan) 美元的基礎設施。

碳納米管和石墨烯在飛機工業(ye) 中可用作結構材料、電磁屏蔽、透明、防靜電、防雷擊、耐雨蝕、除冰塗料、電纜材料等。

石墨烯材料在飛機領域的zui新進展有：

韓國開發出石墨烯和金屬超強複合材料。韓國科學技術研究院的研究人員，通過在含銅和鎳的複合材料中使用石墨烯，發現了金屬-石墨烯納米層合複合材料中單原子層石墨烯具有強化效應。研究人員在金屬沉積的基體(ti) 上用化學沉積方法（CVD）生長單層的石墨烯；然後再沉積上另一層金屬，重複上述步驟，就能得到一個(ge) 多層的金屬—石墨烯複合材料。銅基複合材料的強度變為(wei) 純銅強度的500倍；鎳基複合材料的強度變為(wei) 純鎳的180倍。0.0004%質量分數的石墨烯就能將材料強度提高數百倍，特別是利用卷對卷加工或金屬燒結法開發大規模生產(chan) ，使生產(chan) 航天器用輕質、超高強部件成為(wei) 可能。

英國石墨烯增強碳纖維複合材料獲得進展。加的夫大學工程學院在碳纖維樹脂基複合材料中加入石墨烯納米薄片（GNP）/碳納米管（CNT），用以提高碳纖維的增強能力。研究中觀測到的結果是，FLG抗壓強度增加了13%，抗衝(chong) 擊性能提高了50%。這將對未來複合材料結構開發產(chan) 生極大幫助，驗證了未來減重、環保和減排的飛機設計的可能性。

 美用“石墨烯紙”開發出超級電容器。麻省理工的研究團隊研究發現，將石墨烯紙揉皺成一團，可以製備的超級電容器。組成一個(ge) 電容器需要兩(liang) 個(ge) 導電層——即兩(liang) 張皺巴巴的石墨烯紙中間夾一個(ge) 隔離層。超級電容器上隔離層采用的是水凝膠材料。石墨烯紙可以揉皺，平複1000次，且性能不發生明顯降低。製成的超級電容器易於(yu) 彎曲、折疊或拉伸到其原始大小的800%。這種將石墨烯起皺的技術不僅(jin) 可用於(yu) 製造超級電容器，也可以有其他應用。

 英國劍橋大學的研究人員開發出*可彎曲的石墨烯柔性屏幕，在柔性顯示屏的研究上更進一步。劍橋大學的新發明使用電泳顯示器，通過電場將粒子懸浮。與(yu) 大多數顯示屏不同的是，新的顯示屏采用軟塑料和石墨烯底板取代傳(chuan) 統的金屬電極。石墨烯比傳(chuan) 統的陶瓷如銦錫氧化物更加柔韌，比金屬薄膜更加透明；且石墨烯更易於(yu) 加工和生產(chan) ，生產(chan) 成本更低。石墨烯可用於(yu) 創建提供全彩色高清圖像顯示屏。此外，使用石墨烯底板將允許嵌入傳(chuan) 感器，使顯示屏更能與(yu) 觀眾(zhong) 互動，可滿足未來柔性電子設備發展需求。