序言
碳納米管的奇妙之旅在人類發(fā)展的歷史長河里，材料是文明進(jìn)步的基石、科學(xué)探索的助力、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的引擎和社會(huì)生活的改善者，更是未來科技發(fā)展的關(guān)鍵所在。其中，一些材料以其獨(dú)特的性質(zhì)與潛力，引領(lǐng)著人類文明的進(jìn)步與技術(shù)的飛躍。
碳納米管，作為碳元素家族中的新星，自其被發(fā)現(xiàn)以來，便以其極高的強(qiáng)度、優(yōu)異的導(dǎo)電性、的熱傳導(dǎo)性能以及獨(dú)特的機(jī)械特性，迅速成為材料科學(xué)領(lǐng)域的璀璨明星。它們?nèi)缤�微觀世界的“鋼鐵俠”，以納米級(jí)的“纖細(xì)身軀”，承載著超越傳統(tǒng)材料的無限可能。
隨著對(duì)碳納米管研究的不斷深入，其應(yīng)用領(lǐng)域也日益廣泛。從高性能復(fù)合材料、電子器件到能源存儲(chǔ)、生物醫(yī)學(xué)乃至環(huán)境保護(hù)，碳納米管正以其獨(dú)特的性能優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)著各行各業(yè)的技術(shù)革新與產(chǎn)業(yè)升級(jí)。目前，碳納米管的市場(chǎng)需求持續(xù)增長，帶動(dòng)了行業(yè)的快速發(fā)展。在范圍內(nèi)，江蘇天奈（中國）、OCSiAl（俄羅斯）、LG Chem（韓國）等成為范圍內(nèi)的碳納米管生產(chǎn)商，憑借其技術(shù)實(shí)力和市場(chǎng)占有率脫穎而出。
其大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用需求主要來自鋰離子電池和導(dǎo)電塑料領(lǐng)域，其中來自
前者的占比超過80%。
本書從碳納米管的歷史啟航，穿越至材料科學(xué)與技術(shù)的篇章，最終聚焦于能源存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)換的應(yīng)用，不僅為讀者構(gòu)建了完整的碳納米管基礎(chǔ)知識(shí)體系，還展現(xiàn)了這一材料從理論探索到實(shí)際應(yīng)用，乃至引領(lǐng)科研創(chuàng)新與工業(yè)化進(jìn)程的輝煌歷程。書中，我們追溯了碳納米管從意外發(fā)現(xiàn)到實(shí)驗(yàn)室合成的奇妙旅程，在材料制備部分，詳盡解析了多種先進(jìn)制備技術(shù)，展現(xiàn)了人類如何巧妙地操控納米尺度，賦予碳納米管獨(dú)特的物理、化學(xué)性質(zhì)。本書還
探討了碳納米管在能源領(lǐng)域的革命性應(yīng)用。從高性能電池到超級(jí)電容器，從燃料電池到電解水，碳納米管以其的導(dǎo)電性、高強(qiáng)度及高比表面積，正逐步成為提升能源存儲(chǔ)效率、促進(jìn)能源轉(zhuǎn)換技術(shù)飛躍的關(guān)鍵材料。讀者將理解到，這一奇妙的微小材料如何在能源轉(zhuǎn)型的大潮中扮演至關(guān)重要的角色。
此外，本書還展望了碳納米管在科研與工業(yè)化領(lǐng)域的廣闊前景，鼓勵(lì)讀者思考并參與到這一

科技變革之中。它引領(lǐng)著每一位讀者踏上一段穿越微觀宇宙、探索未來科技奧秘的非凡之旅，共同見證并參與構(gòu)建更加綠色、高效、可持續(xù)的能源未來。
基于碳納米管在新能源領(lǐng)域的重要地位，本書包含碳納米管的歷史起源、材料制備，以及其在能源存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)換中的應(yīng)用。通過本書的學(xué)習(xí)，讀者可掌握碳納米管的基礎(chǔ)知識(shí)，了解碳納米管的發(fā)展概況和應(yīng)用領(lǐng)域，以及其在科研和工業(yè)化上的發(fā)展。本書旨在逐步揭開這一奇跡材料的神秘面紗，引領(lǐng)讀者踏上一場(chǎng)穿越微觀宇宙、探索未來科技的非凡旅程。
本書共10章，分別為： 緒論、碳納米管的制備、碳納米管在鋰離子電池中的應(yīng)用、碳納米管在鋰硫電池中的應(yīng)用、碳納米管在鈉離子電池和鉀離子電池中的應(yīng)用、碳納米管在鋰金屬負(fù)極中的應(yīng)用、碳納米管在燃料電池中的應(yīng)用、碳納米管在電催化反應(yīng)中的應(yīng)用、碳納米管在其他儲(chǔ)能器件中的應(yīng)用和碳納米管的機(jī)遇。
當(dāng)然，任何偉大的發(fā)現(xiàn)與創(chuàng)新都伴隨著挑戰(zhàn)與未知。碳納米管的大規(guī)模制備、性能優(yōu)化、環(huán)境友好性以及新應(yīng)用的拓展等問題，仍是當(dāng)前研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)與難點(diǎn)。但正是這些挑戰(zhàn)，激發(fā)了科學(xué)家們不斷探索與創(chuàng)新的熱情，推動(dòng)著碳納米管技術(shù)不斷向前發(fā)展。本書在展望碳納米管未來應(yīng)用前景的同時(shí)，也將深入探討這些挑戰(zhàn)與機(jī)遇，鼓勵(lì)更多的學(xué)者與企業(yè)家投身于這一蓬勃發(fā)展的領(lǐng)域。
本書由溫州大學(xué)組織編寫，主編為楊植、肖逵逵、聶華貴，參編為楊碩、
葛勇杰、周學(xué)梅、蔡冬、錢金杰、胡悅、張銀行、孫江東。編寫分工為： 楊植編寫第1章和第10章，肖逵逵編寫第5章，肖逵逵和孫江東編寫第6章，聶華貴和葛勇杰編寫第9章，楊碩編寫第4章，葛勇杰和錢金杰編寫第8章，周學(xué)梅編寫第7章，胡悅和周學(xué)梅編寫第2章，蔡冬和張銀行編寫第3章。此外，黃紹達(dá)、舒運(yùn)茂以及團(tuán)隊(duì)的同學(xué)們也為本書的撰寫和最終成形提供了幫助。
在編纂此書之際，我們深感榮幸本書匯集了眾多碳納米管領(lǐng)域的前沿科研成果，這些寶貴的知識(shí)與洞見均源自眾多科研工作者不懈地探索與努力。在此，我們向所有為碳納米管科學(xué)研究作出杰出貢獻(xiàn)的學(xué)者和研究者致以最誠摯的敬意與感謝。
同時(shí)，我們也認(rèn)識(shí)到，盡管我們力求全面而準(zhǔn)確地呈現(xiàn)這一領(lǐng)域的進(jìn)展，但鑒于自身能力的局限性，書中難免存在不足之處或有待商榷之處。因此，我們誠摯地邀請(qǐng)同行及廣大讀者指正。
楊植
2025年1月于溫州大學(xué)