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大規模合成高純度半導體性單壁碳納米管有新方法。

高產高純制備

半導體性單壁碳納米管實現突破

據《中國科學報》4月12日報道，日前，西北工業大學材料學院教授趙廷凱團隊對半導體性單壁碳納米管的可控制備進行深入研究，提出一種新的多循環生長工藝，選擇性合成的半導體性單壁碳納米管豐度高達93.2%，產率從0.76%提高到1.34%，為大規模合成高純度半導體性單壁碳納米管提供了新方法。

相關研究成果《通過催化劑再生多循環工藝生長高純度與高產率半導體性單壁碳納米管》正式發表于最新一期《化學工程》雜志。

碳納米管在電子領域極具潛力

半導體性單壁碳納米管具有原子級厚度、表面無懸鍵的準一維管狀結構和高電子遷移率等優異電學性質，因而被視為10 nm以下高性能、低功耗場效應晶體管溝道材料最有力候選。單壁碳納米管已被廣泛應用于許多電子器件，包括顯示器、存儲器、傳感器、透明導電薄膜以及碳納米管計算機等。

碳基是集成電路重要發展方向之一。現有的硅基芯片制造技術即將觸碰其極限，相對于傳統的硅基CMOS（互補金屬氧化物半導體）晶體管，碳納米管晶體管具有明顯的速度和功耗綜合優勢，單壁碳納米管被認為是后摩爾時代納電子器件材料中最具潛力的材料之一。

IBM的理論計算表明，若完全按照現有二維平面框架設計，相比硅基技術，碳管技術具備 15 代的技術優勢。

另外，碳基材質的特殊性，它能讓電路做到像創可貼一樣柔軟，半導體型單壁碳納米管有望在新一代柔性電子器件中獲得應用。

不過，如何獲得半導體性單壁碳納米管是目前該領域中最具有挑戰性的問題之一。傳統制備方法獲得的單壁碳納米管，通常是金屬性和半導體性單壁碳納米管的混合物，并難以分離，嚴重阻礙了其廣泛應用。

西北工業大學運用新工藝技術，能夠成功實現高純度與高產率半導體性單壁碳納米管的可控制備。該成果為大規模選擇性生長高純度半導體性單壁碳納米管提供了有效手段和新思路，為半導體性單壁碳納米管在納米電子器件、信息通訊和生物醫藥等領域的廣泛應用打下堅實基礎。

A股碳納米管概念股不足10只

單壁碳納米管在鋰電池、光伏、電子、航天航空、建筑、新能源等領域具有廣闊應用前景，但由于其工業化時間短，目前全球單壁碳納米管產能不足百噸，如何大規模、高效、高質制備單壁碳納米管仍是相關企業和機構研究重點方向。

國產單壁碳納米管以低純產品為主，相關生產或在規劃企業有天奈科技(688116)、西安齊岳生物科技、中國科學院成都有機化學等。天奈科技是全球碳納米管龍頭，目前公司主營業務以多壁碳納米管為主，單壁碳納米管產能尚未釋放。

除天奈科技外，A股中道氏技術(300409)、沃特股份(002886)、捷邦科技、萊爾科技、德方納米(300769)和東宏股份(603856)等也有碳納米管業務。道氏技術表示，公司的第五代單壁管產品管徑（1-4nm）和純度（＞99%）處于行業領先水平；捷邦科技表示，擁有自主研發的全系碳納米管粉體制備技術；萊爾科技擬在四川投建年產3800噸碳納米管項目。

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責編：謝伊嵐

校對：陶謙

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