カーボンナノチューブ（CNT）は、円筒状ナノ構造を有する炭素の同素体である。 これらの円筒状炭素分子は、ナノテクノロジー、エレクトロニクス、光学、および他の材料科学技術の分野にとって価値のある特異な特性を有する。 材料の卓越した強度と剛性のおかげで、長さと直径の比が最大132,000,000：1のナノチューブが他の材料よりも大幅に大きくなりました。
さらに、カーボンナノチューブは、その優れた熱伝導性、機械的特性、電気的特性のおかげで、様々な構造材料への添加剤としての用途を見出しています。 例えば、ナノチューブは、いくつかの（主に炭素繊維）野球バット、ゴルフクラブ、自動車部品またはダマスカス鋼の中の材料のごくわずかな部分を形成する。
ナノチューブは、フラーレン構造ファミリーのメンバーである。 彼らの名前は、グラフェンと呼ばれる1原子層の厚さの炭素シートによって形成された壁を持つ、長い、中空の構造に由来しています。 これらのシートは、特定の離散（「キラル」）角度で圧延され、転がり角と半径の組み合わせがナノチューブの特性を決定する。 例えば、個々のナノチューブの殻が金属であるか半導体であるかに依存する。 ナノチューブは、単層ナノチューブ（SWNT）および多層ナノチューブ（MWNT）に分類される。 個々のナノチューブは、ファンデルワールス力、より具体的には、πスタッキングによって一緒に保持される「ロープ」に自然に整列する。
適用された量子化学、具体的には、軌道ハイブリダイゼーションは、ナノチューブにおける化学結合を最もよく説明する。 ナノチューブの化学結合は、完全にsp2ハイブリッド炭素原子を含む。 グラファイトに類似し、アルカンおよびダイヤモンド（sp3ハイブリッド炭素原子を用いる）よりも強いこれらの結合は、ナノチューブに固有の強度を提供する。
カーボンナノチューブの種類とその構造
科学文献のカーボンナノチューブについてのいくつかの言葉についてのコンセンサスはない：「壁」と「壁」の両方が「単一」、「二重」、「三重」または「多」と組み合わせて使用されており、文字C略語では省略されることが多い。 例えば、多層カーボンナノチューブ（MWNT）である。
シングルウォール
a = 0.246nmである。
SWNTはカーボンナノチューブの重要な種類であり、その特性の大部分が（n、m）値で大きく変化するため、この依存性は単調ではない（Katauraプロット参照）。 特に、それらのバンドギャップはゼロから約2eVまで変化することができ、その電気伝導度は金属または半導体の挙動を示すことができる。 単層ナノチューブは電子機器の小型化の候補となる可能性が高い。 これらのシステムの最も基本的なビルディングブロックは電線であり、直径が1ナノメートルのSWNTは優れた導体になります。 SWNTの有用な用途の1つは、第1の分子間電界効果トランジスタ（FET）の開発である。 SWCNT FETを用いた最初の分子間論理ゲートは2001年に作られた。論理ゲートはp-FETとn-FETの両方を必要とする。 SWNTは酸素とn-FETにさらされたときにp-FETであるため、SWNTの半分を酸素に暴露し、残りの半分を酸素から保護することが可能です。 結果として生じるSWNTは、同一分子内にp型FETとn型FETの両方を有する論理ゲートとして機能しない。
単層ナノチューブの価格は、2000年時点で1グラム当たり約1500ドルから、2010年3月時点で生産された40〜60重量％のSWNTの約50ドルの小売価格にまで下がった.2016年時点で、重量％SWNTは、1グラム当たり2ドルであり、広範囲に使用するのに十分安価であった。 カーボンナノチューブの世界市場レポートによると、SWNTは2020年までにエレクトロニクス用途に大きな影響を与えると予測されています。
マルチウォール
多層ナノチューブ（MWNT）は、グラフェンの複数の圧延層（同心管）からなる。 多層ナノチューブの構造を記述するために使用できる2つのモデルがある。 ロシア人形モデルでは、グラファイトのシートは、より大きな（0,17）単層ナノチューブ内の同心円筒、例えば、（0,8）単層ナノチューブ（SWNT）に配置される。 パーチメントモデルでは、1枚のグラファイトが巻かれており、羊皮紙のスクロールやロール状の新聞に似ています。 多層ナノチューブの層間距離はグラファイト中のグラフェン層間の距離に近く、約3.4Åである。 ロシアの人形構造がより一般的に観察されます。 その個々の殻は、金属性または半導体性のSWNTと記述することができる。 統計的確率および個々のチューブの相対直径に対する制限のために、シェルの1つ、したがってMWNT全体は、通常、ゼロギャップ金属である。
二重壁カーボンナノチューブ（DWNT）は、ナノチューブの形態および性質がSWNTのものに類似しているが、化学物質に対してより耐性があるため、ナノチューブの特殊クラスを形成する。 これはCNTに特性を加えるためにナノチューブの表面に官能基をグラフトする必要がある場合（官能化）、特に重要です。 SWNTの共有結合官能化は、いくつかのC = C二重結合を破壊し、ナノチューブ上の構造に「穴」を残し、その機械的および電気的特性の両方を改変する。 DWNTの場合、外壁のみが変更されます。 グラムスケールでのDWNT合成は、メタンおよび水素中の酸化物溶液の選択的還元から、CCVD技術によって2003年に最初に提案された。
内部シェルの伸縮運動能力とそのユニークな機械的特性は、ナノメカニカルデバイスの主要な可動アームとしてマルチウォールナノチューブを使用することを可能にするだろう[憶測？]シェル間のレナードジョーンズ相互作用によって伸縮運動に生じる引っ込み力その値は約1.5nNである。
接合および架橋
2つ以上のナノチューブ間の接合部は、理論的に広く議論されている。 このような接合は、アーク放電および化学気相堆積によって調製されたサンプルにおいてかなり頻繁に観察される。 そのような接合部の電子的性質は、Lambinらによって最初に理論的に考慮された.Lambinらは、金属チューブと半導体の間の接続がナノスケールのヘテロ接合を表すと指摘した。 したがって、このような接合は、ナノチューブベースの電子回路の構成要素を形成することができる。 隣接する画像は、2つの多層ナノチューブ間の接合を示す。 ナノチューブとグラフェンとの接合は理論的には考えられているが、実験的に広く研究されていない。 このような接合は、平行グラフェンシートが短いナノチューブによって分離された、柱状グラフェンの基礎を形成する。 柱状グラフェンは、3次元カーボンナノチューブ構造のクラスを表す。
最近、いくつかの研究が、全炭素装置を3次元巨視的（3次元で> 100nm以上）製造するためのビルディングブロックとしてカーボンナノチューブを使用する見通しを強調している。 Lalwani et al。 ビルディングブロックとして単層および多層カーボンナノチューブを使用して、巨視的な、独立した、多孔質の全炭素足場を製造するための新規なラジカル開始熱架橋法を報告している。 これらの足場は、マクロ、マイクロおよびナノ構造の孔を有し、多孔性は特定の用途に合わせて調整することができる。 これらの3D全炭素骨格/アーキテクチャは、次世代のエネルギー貯蔵、スーパーキャパシタ、電界放出トランジスタ、高性能触媒、太陽光発電、生物医学装置およびインプラントの製造に使用することができる。
その他の形態
カーボンナノバッドは、以前に発見された2つのカーボンの同素体：カーボンナノチューブとフラーレンとを組み合わせて新たに作られた材料である。 この新しい材料では、フラーレン様の「芽」は、下層のカーボンナノチューブの外側の側壁に共有結合している。 このハイブリッド材料は、フラーレンおよびカーボンナノチューブの両方の有用な特性を有する。 特に、それらは例外的に良好な電界エミッタであることが判明している。 複合材料では、付着したフラーレン分子はナノチューブの滑りを防止する分子アンカーとして機能し、複合材料の機械的特性を改善することができる。
カーボンピーポッドは、カーボンナノチューブ内部のフラーレンをトラップする新規なハイブリッドカーボン材料である。 それは、加熱および照射によって興味深い磁気特性を有することができる。 また、理論的な調査や予測の際にオシレータとして適用することもできます。
理論上、ナノトーラスはトーラス（ドーナツ形状）に曲がったカーボンナノチューブである。 ナノトリーは、ある特定の半径について以前予想されていたものよりも1000倍大きな磁気モーメントなど、多くの固有の特性を有すると予測されている。 磁気モーメント、熱安定性などの性質は、トーラスの半径およびチューブの半径によって大きく異なる。
グラフェン化カーボンナノチューブは、マルチウォールまたはバンブー型CNTの側壁に沿って成長したグラファイト葉を組み合わせた比較的新しいハイブリッドである。 葉の密度は、数層のグラフェン（10未満）からより厚いグラファイト様の構造に及ぶ堆積条件（例えば、温度および時間）の関数として変化し得る。 一体化されたグラフェン-CNT構造の基本的な利点は、グラフェンの高いエッジ密度と相まって、CNTの表面積が大きい3次元骨格である。 整列したCNTの長さに沿って高密度のグラフェン葉体を堆積させることにより、他のカーボンナノ構造と比較して、名目面積当たりの総電荷容量を著しく増加させることができる。
カップ積層カーボンナノチューブ（CSCNT）は、通常、電子の準金属導体として振る舞う他の準1D炭素構造とは異なる。 CSCNTは、グラフェン層の積層構造に起因する半導体挙動を示す。
エクストリームカーボンナノチューブ
これらのナノチューブは、改良された化学気相成長（CVD）法を用いてシリコン基板上で成長され、電気的に均一な単一のアレイを表している壁状炭素ナノチューブ。
最短のカーボンナノチューブは、2008年に合成された有機化合物シクロパラフェニレンである。
最も薄いカーボンナノチューブは、直径0.3nmのアームチェア（2,2）CNTである。 このナノチューブは多層カーボンナノチューブの内部で成長した。 カーボンナノチューブタイプの割り当ては、高分解能透過型電子顕微鏡（HRTEM）、ラマン分光法および密度汎関数理論（DFT）計算の組み合わせによって行われた。
最も薄い自立型単層カーボンナノチューブは、直径が約0.43nmである。 研究者らは、それが（5,1）または（4,2）SWCNTのいずれかであることを示唆したが、カーボンナノチューブの正確なタイプは依然として疑わしい。 （3,3）、（4,3）および（5,1）カーボンナノチューブ（すべて直径約0.4nm）は、二重壁CNT内の収差補正された高分解能透過電子顕微鏡法を用いて明瞭に同定された。
最も高い密度のCNTは2013年に達成され、450℃の典型的な温度よりも低い温度でコバルトとモリブデンの助触媒でコーティングされた導電性チタン被覆銅表面上で成長した。 管の平均高さは380nmであり、質量密度は1.6g cm -3であった。 材料はオーミック導電性を示した（最低抵抗〜22kΩ）。
プロパティ
機械的
カーボンナノチューブは、引っ張り強さおよび弾性率の点でそれぞれ最も強くかつ最も硬い材料である。 この強度は、個々の炭素原子間に形成される共有結合sp2結合に起因する。 2000年に、多層カーボンナノチューブは、63ギガパスカル（9,100,000psi）の引張強さを有することが試験された。 （説明のために、これは、1平方ミリメートル（0.0016平方インチ）の断面を有するケーブル上の6,422キログラムの力（62,980N; 14,160lbf）に相当する重量の張力に耐える能力に変換される。 2008年に実施されたように、個々のCNTシェルは最大100ギガパスカル（15,000,000 psi）の強さを持ち、量子/原子モデルと一致しています。 カーボンナノチューブは、1.3〜1.4g / cm3の低密度であるため、高炭素鋼の154kN・mと比較して、その比強度が既知の材料の中で最も優れているのは48,000kN・m・kg-1ですkg -1である。
個々のCNTシェルの強度は非常に高いが、隣接するシェルとチューブとの間の弱い剪断相互作用は、多層カーボンナノチューブおよびカーボンナノチューブ束の実効強度をほんの数GPaに大幅に低下させる。 この制限は、最近、内殻およびチューブを架橋する高エネルギー電子照射を適用することによって対処され、これらの材料の強度を多層カーボンナノチューブの約60GPaおよび二重壁カーボンナノチューブ束の約17GPaに効果的に増加させる。 CNTは圧迫されてもそれほど強力ではありません。 それらの中空構造および高いアスペクト比のために、圧縮応力、ねじり応力、または曲げ応力下に置かれたとき座屈する傾向がある。
一方で、半径方向ではむしろ柔らかいという証拠があった。 半径方向弾性の最初の透過型電子顕微鏡観察は、ファンデルワールス力でさえ2つの隣接するナノチューブを変形させることができることを示唆した。 その後、原子間力顕微鏡によるナノインデンテーションをいくつかのグループで行い、多層カーボンナノチューブの半径方向弾性を定量的に測定し、タッピング/接触モード原子間力顕微鏡法を単層カーボンナノチューブで行った。 数GPaのオーダーのヤング率は、CNTが実際に半径方向に非常に柔らかいことを示した。
電気
二次元半金属であるグラフェンとは異なり、カーボンナノチューブは管状軸に沿って金属または半導体のいずれかである。 所与の（n、m）ナノチューブについて、n = mの場合、ナノチューブは金属である。 n-mが3の倍数でn≠mかつnm≠0であれば、ナノチューブは非常に小さなバンドギャップを有する準金属であり、さもなければナノチューブは中程度の半導体である。 したがって、すべてのアームチェア（n = m）ナノチューブは金属性であり、ナノチューブ（6,4）、（9,1）などは半導体性である。 カーボンナノチューブは、縮退点（エネルギーがゼロになるπ[結合]バンドがπ* [結合しないバンド]を満たす点）がブリルアンゾーンのK点からわずかにずれているため、半金属ではないチューブ表面の曲率に起因して、σ*とπ*結合防止バンドとの間のハイブリダイゼーションを引き起こし、バンド分散を修正する。
小径チューブの曲率効果は電気的特性に強く影響する可能性があるため、金属と半導体の挙動に関するルールは例外です。 したがって、実際に半導体であるべき（（5,0））SWCNTは、計算によれば金属である。 同様に、金属でなければならない小さな直径を有するジグザグおよびキラルSWCNTは、有限のギャップを有する（アームチェアナノチューブは金属のままである）。 理論的には、金属ナノチューブは、電流密度が4×109A / cm2であり、これは銅のような金属よりも1,000倍以上大きい。銅相互接続の場合、電流密度はエレクトロマイグレーションによって制限される。 このように、カーボンナノチューブは、相互接続、複合材料の導電率向上成分として研究されており、多くのグループが、個々のカーボンナノチューブから組み立てられた高導電性ワイヤを商品化しようとしている。 しかしながら、電圧下での望ましくない電流飽和、より抵抗性のナノチューブとナノチューブとの接合部および不純物のような克服すべき重大な課題が存在し、これらはすべて、巨視的ナノチューブワイヤの導電率を、個々のナノチューブの導電性に依存する。
そのナノスケールの横断面のために、電子は管の軸に沿ってのみ伝搬する。 その結果、カーボンナノチューブはしばしば1次元導体と呼ばれる。 単層カーボンナノチューブの最大電気伝導度は2G0であり、G0 = 2e2 / hは単一の弾道量子チャネルのコンダクタンスである。
グラフェンの電子特性を決定する際のπ電子系の役割のために、カーボンナノチューブのドーピングは、周期表の同じ群（例えばシリコン）のバルク結晶半導体のドーピングとは異なる。 ホウ素または窒素ドーパントによるナノチューブ壁の炭素原子のグラファイト置換は、シリコンにおいて予想されるように、それぞれp型およびn型の挙動を導く。 しかしながら、カーボンナノチューブに導入されたいくつかの非置換（挿入または吸着）ドーパントは、ナノチューブのπ電子系に電子を供与するので、n型伝導をもたらす。 対照的に、FeCl 3または電子不足型メタロセンのようなπ電子受容体は、価電子帯の上部からπ電子を引き抜くので、p型ドーパントとして機能する。
本質的な超伝導は報告されているが、他の実験ではこのことの証拠は見当たらず、この主張は議論の対象となっている。
オプティカル
カーボンナノチューブは、有用な吸収、フォトルミネッセンス（蛍光）、およびラマン分光特性を有する。 分光法は、比較的大量のカーボンナノチューブの迅速かつ非破壊的な特性評価の可能性を提供する。 工業的な観点からは、ナノチューブの品質を変えるために、意図的にまたは意図せずにナノチューブ合成の多数のパラメータを変更することができるという産業的な見地からの強い要求がある。 以下に示すように、光吸収、フォトルミネッセンスおよびラマン分光法は、非管状炭素含有量、生成されたナノチューブの構造（キラリティー）、および構造欠陥に関して、この「ナノチューブ品質」の迅速かつ信頼できる特性決定を可能にする。 これらの特徴は、光学的、機械的、および電気的特性のような他の特性をほとんど決定する。
カーボンナノチューブは、グラファイト（またはより正確にはグラフェン）の圧延された単一シートとして想像することができる独自の「一次元システム」である。 このローリングは、異なる角度および曲率で行うことができ、異なるナノチューブ特性をもたらす。 直径は、典型的には0.4〜40nmの範囲で変化する（すなわち、「〜100回」のみ）が、長さは0.14nm〜55.5cmの間で約100,000,000,000回変化し得る。 ナノチューブのアスペクト比、すなわち長さと直径の比は、他の材料と匹敵しない132,000,000：1にもなります。 結果として、カーボンナノチューブの全ての特性は、典型的な半導体の特性に比べて、非常に異方性（方向依存性）であり、調整可能である。
カーボンナノチューブの機械的、電気的および電気化学的（スーパーキャパシタ）特性は十分に確立されており、直ちに適用されるが、光学特性の実用性はまだ不明である。 上述の特性の調整可能性は、光学素子およびフォトニクスにおいて潜在的に有用である。 特に、単一のナノチューブに基づく発光ダイオード（LED）および光検出器が研究室で製造されている。 彼らのユニークな特徴は、まだ比較的低い効率ではなく、発光と光の検出の波長における狭い選択性と、ナノチューブ構造を通した微調整の可能性です。 さらに、単層カーボンナノチューブのアンサンブル上にボロメータおよび光電子メモリデバイスが実現されている。
結晶学的欠陥もまた管の電気的特性に影響する。 一般的な結果は、チューブの欠陥領域を通る導電性の低下である。 アームチェア型チューブ（電気を通すことができる）の欠陥は、周囲の領域を半導体化させ、単一の単原子空孔が磁気特性を誘発する可能性がある。
サーマル
すべてのナノチューブはチューブに沿って非常に良好な熱伝導体であると予想され、「弾道伝導」として知られる特性を示すが、管軸の横方向に良好な絶縁体を示す。 測定は、個々のSWNTが約3500W・m-1・K-1の軸に沿って室温の熱伝導率を有することを示している。 これを385 W・m-1・K-1を伝える優れた熱伝導率で知られている銅と比較してください。 個々のSWNTの軸方向の（半径方向の）室温熱伝導率は、約1.52W・m-1・K-1であり、これは土壌ほど熱伝導性が高い。 フィルムや繊維などのナノチューブの巨視的集合体は今までに1500W・m-1・K-1に達しています。 カーボンナノチューブの温度安定性は、真空中で最大2800℃、空気中で約750℃と推定されている。
結晶学的欠陥は、管の熱特性に強く影響する。 このような欠陥は、フォノン散乱をもたらし、フォノンの緩和速度を増加させる。 これにより、平均自由行程が減少し、ナノチューブ構造の熱伝導率が低下する。 フォノン輸送シミュレーションは、窒素やホウ素などの置換欠陥が主に高周波光学フォノンの散乱を引き起こすことを示しています。 しかし、ストーンウェールズ欠陥のようなより大きなスケールの欠陥は、広範囲の周波数にわたってフォノン散乱を引き起こし、熱伝導率のより大きな減少をもたらす。
合成
アーク放電、レーザアブレーション、化学蒸着（CVD）および高圧一酸化炭素不均化（HiPCO）を含む、かなりの量のナノチューブを生成する技術が開発されている。 これらのアーク放電のうち、レーザアブレーション、化学気相成長（CVD）はバッチプロセスで、HiPCOは気相連続プロセスである。 これらのプロセスのほとんどは、真空中またはプロセスガス中で行われる。 CVD成長法は、大量に生産され、直径、長さおよび形態に関してある程度の制御を有するので、普及している。 粒状触媒を使用すると、大量のナノチューブをこれらの方法で合成することができるが、再現性を達成することはCVD成長の大きな問題となる。 HiPCOプロセスは触媒作用の進歩と継続的な成長により、CNTをより商業的に実現可能にしている。 HiPCOプロセスは、より高純度の単層カーボンナノチューブを高純度で製造するのに役立つ。 HiPCOリアクターは、900-1100℃の高温と30-50バールの高圧で作動します。 これは、炭素源として一酸化炭素を、触媒としてニッケル/鉄ペンタカルボニルを使用する。 これらの触媒は、ナノチューブが成長するための核形成部位として作用する。
垂直に配列されたカーボンナノチューブアレイもまた、熱化学蒸着によって成長される。 基板（石英、シリコン、ステンレス鋼など）は、触媒金属（Fe、Co、Ni）層で被覆されている。 典型的には、その層は鉄であり、スパッタリングによって1〜5nmの厚さに堆積される。 10〜50nmのアルミナ下地層も、しばしば基板上に最初に置かれる。 これは制御可能な湿潤性および良好な界面特性を付与する。 基板が成長温度（約700℃）まで加熱されると、連続的な鉄膜が小さな島に分裂し、各島がカーボンナノチューブに核生成する。 スパッタされた厚さはアイランドサイズを制御し、これが順にナノチューブの直径を決定する。 薄い鉄層が島の直径を押し下げ、成長したナノチューブの直径を押し下げる。 メタルアイランドが成長温度で座ることができる時間は限られており、移動可能であり、より大きな（しかしより少ない）島に併合することができる。 成長温度でのアニーリングは、触媒の直径を増加させながらサイト密度（CNT / mm 2の数）を減少させる。
製造されたままのカーボンナノチューブは、他の形態の炭素（アモルファスカーボン、フラーレンなど）および非炭素不純物（触媒に使用される金属ペースト）のような不純物を常に有する。 これらの不純物は、適用においてカーボンナノチューブを利用するために除去される必要がある。
計量
カーボンナノチューブには多くの計測基準と参考資料があります。
単層カーボンナノチューブの場合、ISO / TS 10768およびISO / TS 10798は、光吸収分光法による金属ナノチューブの直径、純度および分率の測定方法を記述しており、ISO / TS 10797およびISO / TS 10798は、形態および元素組成透過型電子顕微鏡法と走査型電子顕微鏡法をそれぞれ用いた単層カーボンナノチューブをエネルギー分散型X線分析法と組み合わせたものである。
マルチウォールカーボンナノチューブの場合、ISO / TR 10929は基本的な特性と不純物の含有量を特定し、ISO / TS 11888は走査電子顕微鏡法、透過電子顕微鏡法、粘度測定法、光散乱分析法を用いて形態を記述する。 ISO / TS 10798は、多層カーボンナノチューブにも有効です。
化学修飾
カーボンナノチューブは、多種多様な用途に使用することができる所望の特性を達成するように官能化することができる。 カーボンナノチューブ官能化の2つの主な方法は、共有結合および非共有結合修飾である。 それらの見掛けの疎水性の性質のために、カーボンナノチューブは凝集して溶媒または粘性ポリマー溶融物中のそれらの分散を妨害する傾向がある。 得られたナノチューブ束または凝集体は、最終複合体の機械的性能を低下させる。 カーボンナノチューブの表面は、疎水性を減少させ、化学的付着を介してバルクポリマーへの界面接着を改善するように改変することができる。
また、カーボンナノチューブの表面は、フルオロカーボン、ハイドロフルオロカーボンまたはハロフルオロカーボンを用いたCVD法によってフッ素化またはハロフルオロ化することができ、そのような炭素材料をフルオロ有機物質と接触させながら加熱してグラフト化（ハロ）フルオロアルキル機能性。
アプリケーション
現在
ナノチューブの現在の使用および適用は、ナノチューブのむしろ組織化されていない断片の大部分であるバルクナノチューブの使用にほとんど制限されてきた。 バルクナノチューブ材料は、個々のチューブの材料と同様の引張強さを達成することは決してできないが、そのような複合材料は、多くの用途に十分な強度をもたらす。 バルクカーボンナノチューブは、バルク製品の機械的、熱的および電気的特性を改善するために、ポリマー中の複合繊維として既に使用されている。
Easton-Bell Sports、Inc.は、Zyvex Performance Materialsと提携しており、フラットライザーやライザーのハンドルバー、クランク、フォーク、シートポスト、ステム、エアロバーを含む自転車部品のCNT技術を使用しています。
Zyvex Technologiesは、CNT技術を使用して可能なことについて技術デモンストレータとして54 ‘海上船舶、Piranha無人船舶も建設しました。 CNTは船舶の構造性能を向上させ、2,500マイルの範囲で15,000ポンドの積載量を運ぶことができる軽量の8,000ポンドボートをもたらします。
アモイ・ヨーロッパオイは、カーボンナノチューブが化学的に活性化されてエポキシに結合し、他の複合材料よりも20％〜30％強い複合材料をもたらすHybtoniteカーボン・ナノエポキシ樹脂を製造している。 風力タービン、海洋塗料、スキー、アイスホッケースティック、野球バット、狩猟用矢印、サーフボードなどのスポーツ用品に使用されています。
ボーイング社は、航空機構造物に使用される複合材料の構造健全性監視のためのカーボンナノチューブの使用に関する特許を取得しています。 この技術は、航空機の構造的劣化に起因する機内故障のリスクを大幅に低減します。
その他の現在のアプリケーションには、
原子間力顕微鏡プローブのためのヒント
組織工学において、カーボンナノチューブは、骨成長のための足場として働くことができる
近代的な応用のための現在の研究は以下を含む：
多様な微細加工技術の足場としてカーボンナノチューブを使用しています。
電場の影響下での自己組織化ナノ構造におけるエネルギー散逸。
カーボンナノチューブの活性表面積とガス吸収能力により、環境モニタリングにカーボンナノチューブを使用しています。
潜在的な
カーボンナノチューブの強度と柔軟性は、他のナノスケール構造を制御する上での潜在的な利用を可能にし、ナノテクノロジー工学において重要な役割を果たすことを示唆している。 個々の多層カーボンナノチューブの最高引張強さは、63GPaと試験されている。 カーボンナノチューブは、17世紀からダマスカス鋼で発見され、おそらくそれで作られた剣の伝説的強さを説明するのに役立ちました。 最近、いくつかの研究は、全炭素デバイスを3次元（1mm以上> 3次元）に造形するためのビルディングブロックとしてカーボンナノチューブを使用する見通しを強調している。 Lalwani et al。 ビルディングブロックとして単層および多層カーボンナノチューブを使用して、巨視的な、独立した、多孔性の、全炭素足場を作製するための新規なラジカル開始熱架橋法を報告している。 これらの足場は、マクロ、マイクロおよびナノ構造の孔を有し、多孔性は特定の用途に合わせて調整することができる。 これらの3D全炭素骨格/アーキテクチャは、次世代のエネルギー貯蔵、スーパーキャパシタ、電界放出トランジスタ、高性能触媒、太陽光発電、生物医学装置およびインプラントの製造に使用することができる。
CNTは、将来のナノスケールのVLSI回路におけるビアおよび配線材料の候補となり得る。 現在のCu配線に悩まされているエレクトロマイグレーションの信頼性の問題を排除して、絶縁された（単一壁および多層）CNTは、エレクトロマイグレーションの損傷なしに1000 MA / sq-cmを超える電流密度を伝送できます。
優れた特性を有する可撓性および折り畳み可能なシートを製造するスケーラブルな方法である表面加工テープキャスティング（SETC）製造技術によって、大量の純粋なCNTを自立シートまたはフィルムにすることができる。 別の報告されたフォームファクタは、湿式紡糸によるCNT繊維（別名フィラメント）である。 繊維は、合成ポットから直接紡糸されるか、または予め製造された溶解CNTから紡糸される。 個々の繊維は糸になることができます。 その強度と柔軟性を除けば、主な利点は導電糸を作ることです。 個々のCNT繊維（すなわち、個々のCNTの束）の電子特性は、CNTの二次元構造によって支配される。 繊維は300Kで金属導体より1桁高い抵抗率を有すると測定された。 CNTおよびCNT繊維をさらに最適化することにより、改善された電気特性を有するCNT繊維を開発することができる。
CNTベースのヤーンは、イオン交換膜でコーティングした場合のエネルギーおよび電気化学的水処理における用途に適している。 また、CNTベースの糸は、銅を巻線材料として置き換えることができる。 Pyrhonen et al。 （2015年）はCNT巻線を使用してモータを構築しています。
安全衛生
国立労働安全衛生研究所（NIOSH）は、ナノテクノロジーの労働安全衛生への影響と適用に関する研究を指導し、指導する有力な連邦政府機関です。 初期の科学的研究は、これらのナノスケール粒子のいくつかが、これらの物質のより大きなバルク形態よりも大きな健康リスクをもたらす可能性があることを示している。NIOSHは、2013年にCurrent Intelligence Bulletinを発行し、潜在的な危険性について詳述し、カーボンナノチューブと繊維の露出限度を推奨しました。
2016年10月現在、単層カーボンナノチューブは、SWCNTの潜在的に有害な特性の評価に基づいて、EUの登録、評価、認可および制限化学物質（REACH）規制により登録されています。この登録に基づいて、SWCNTの商業化はEU内で最大10トンが許可されています。現在、REACHによって登録されたSWCNTのタイプは、申請を提出したOCSiAlによって製造された特定のタイプの単層カーボンナノチューブに限定されています。