纯碳原子构成石墨烯和碳纳米管的基础。石墨烯是形成所有其他碳同素异形体的基本结构元素，包括碳纳米管、木炭、石墨和富勒烯。

      由于碳纳米管（CNT）的独特性能，其用途扩展到场发射、储能、生物医学、工业催化剂、粘合剂、热材料等各种应用。还因为它们具有坚固且重量轻的令人印象深刻的特性，并且是出色的热和电导体。

      为了形成碳纳米管，需要对碳和石墨烯的基本形式进行处理，形成薄片，然后卷成圆柱体。用于制造纳米管的石墨烯片是二维的，因为石墨烯只有一个原子厚，这赋予了碳纳米管一些特殊的性质。

石墨烯和碳纳米管之间的相似之处

      石墨烯和碳纳米管具有相似的特性，这使得它们引起了众多行业的研究人员的兴趣。它们通常被考虑用于相同的应用，因此，科学家们现在正在研究将石墨烯与碳纳米管结合起来，用它们来制造电子产品、传感器、电池等。

      这些物质之间存在一些差异，正如我们所讨论的，石墨烯是二维的，而尽管它们是由石墨烯构成的，但碳纳米管被认为是一维的。两者还具有不同的半导体特性。单壁碳纳米管具有金属或半导体特性，带隙在0到2eV左右。然而，尝试使用石墨烯作为半导体是有问题的，因为它的带隙为零。

      此外，使用碳纳米管通常被认为比使用石墨烯更困难，因为定位和连接它们具有挑战性。

碳纳米管的生产

      碳纳米管的生产理论上很简单。将单层石墨烯（一个原子厚）卷成管状，形成单壁碳纳米管。除此之外，这些石墨烯片层可以卷起来形成多壁碳纳米管，其性能略有不同。科学家们已经开发出了制造不同直径和长度的这些材料的方法，以便他们可以将它们用于不同应用所需的特定性能。

      目前，生产碳纳米管的方法主要有三种，分别是电弧放电、激光烧蚀石墨和化学气相沉积（CVD）。石墨的电弧放电和激光烧蚀是两种从石墨开始燃烧的方法，产生一种气体，从中形成碳纳米管。最广泛使用的碳纳米管生产方法是CVD，它能够在更易于管理的条件下以更低的成本生产更多的纳米管。该方法涉及将金属催化剂与含碳反应气体结合，结果在炉内的催化剂上形成碳纳米管。

      所有碳纳米管的生产方法都需要纯化过程以提高所产生的碳纳米管的纯度。金属封装的纳米颗粒、金属颗粒和无定形碳会污染纳米管，使其纯度降低，导致结构缺陷，从而改变纳米管的物理化学性质。因此，一旦管子形成，纯化步骤就必不可少。纯化可以采取酸处理或在过程结束时进行超声波的形式。

      鉴于碳纳米管的应用不断增长，我们可以期待其制造工艺的发展。科学家们需要大量的纯样品用于研究和商业应用，这可能会推动新的、更好的生产方法的创新。