图 1An折纸由未纯化的高品质SWNT片材制成的起重机（片材厚度：约9微米）

米乐m6官方网站（AIST；吉川博之，所长）先进碳材料研究中心的 Takeshi Saito 博士（所长）斋藤武博士领导的研究小组开发了一种新的合成方法，可将 SWNT（单壁碳纳米管）作为纳米技术的核心材料。该方法是对DIPS（直接注射热解合成）方法的改进，极大地提高了反应条件的精确控制，以实现高纯度和高石墨化程度。纳米管的纯度从50%提高到975%，纳米管的结构缺陷减少到原来的十分之一。由于不需要纯化过程、表面处理或使用粘合剂，这些高质量的单壁碳纳米管可以直接用作高强度线（单壁碳纳米管丝）或单壁碳纳米管网片用于细胞培养。

本研究成果于2006年5月12日在新能源产业技术综合开发机构(NEDO)主办的“先进纳米碳应用项目研讨会”上发表，题为“单壁碳纳米管的催化和工艺研究”

通过传统大规模生产技术制造的单壁碳纳米管会产生大量杂质，需要进行后处理来纯化或改性，并成为其作为工业材料使用的障碍。以这种形式交付单壁碳纳米管就像交付煤炭并要求用户在使用前对其进行精炼或修改，并投入相应的时间和精力。精炼过程也可能对单壁碳纳米管的质量和均质性产生影响，从质量控制的角度产生问题并阻碍其作为工业材料的使用。

在Sumio Iijima的指导下，先进碳材料研究中心一直在谈判两个重要课题：SWNT的合成和应用。最近，Takeshi Saito 博士等人。致力于开发采用DIPS法的单壁碳纳米管大规模生产技术，找出在单壁碳纳米管合成过程中精确控制反应场的要点，并改进传统的生产方法，以提高所制造的单壁碳纳米管的质量和催化效率。

本研究得到了 NEDO 纳米技术计划（2002 财年 - 2005 财年）“先进纳米碳应用项目”的支持。

在AIST，用于制造SWNT的大规模生产技术的研究重点是实现原料分解温度和反应场的精确控制。增强型DIPS方法构成了高质量单壁碳纳米管的大规模生产技术，其纯度高于975%，结构缺陷率低于以前值的十分之一（图2）。该值不仅大大高于当前 SWNT 的纯度值 (50%)，而且催化效率也提高至 3900%，相当于当前生产率的一百倍。

图2高质量SWNT的特征数据

这项划时代的合成技术确立了SWNT DIPS反应过程中控制反应场的重要性，如上所述，它不仅提高了批量生产的SWNT的质量（纯度和石墨化程度），而且还可以将SWNT的平均直径控制在01纳米量级。随着纳米材料标准化的热潮，预计该技术将用于生产被认为是核心纳米材料的单壁碳纳米管，作为参考材料。

这些超高品质的单壁碳纳米管形成均匀的纳米级且极轻的海绵结构。可以利用这一特性来生产单壁碳纳米管结构材料，以“原样”状态使用，无需任何表面处理或添加粘合剂。 SWNT 具有优异的可加工性，可直接用于生产多功能产品，例如高强度纺丝 SWNT 线（图 3）和用于细胞培养的网状 SWNT 片。

图 3 未经表面处理和粘合剂生产的高强度 SWNT 线

如上所述，这项划时代的技术不仅可以大规模生产高质量的单壁碳纳米管，而且代表了一种全新的加工这种材料的方法。这项技术有望成为一项突破，将加速基于纳米技术的复合材料等散装材料的应用研究。从合成SWNT的质量和产能来看，目前的技术可以认为是世界上最先进的技术，其技术优势显而易见。

目前的合成技术可应用于开发具有划时代特征的新型材料，用于医疗、生物、化学、复合材料、纳米技术等多个领域（图4）。

图 4 高质量单壁碳纳米管的应用和研究主题