碳納米管(CNT)與石墨烯(graphene)不但可在有機(jī)材料中展現(xiàn)驚人的電子特性；同時(shí)，在傳感器、微電子與半導(dǎo)體組件、場(chǎng)發(fā)射顯示器(FED)、納米電極與能源轉(zhuǎn)換組件(如燃料電池與一般電池)等電子與電氣應(yīng)用中，它也存在著無(wú)窮的發(fā)展?jié)摿Α?/P>

    由化學(xué)結(jié)構(gòu)來(lái)看，CNT可作為有機(jī)與無(wú)機(jī)半導(dǎo)體/導(dǎo)體的替代方案，但其成本仍是目前最大的限制。然而，隨著應(yīng)用成長(zhǎng)與制造成本減少，其成本也可望快速降低。 由于CNT的載子遷移率較硅(Si)更高，因而可制造出快速的開(kāi)關(guān)晶體管，這使業(yè)界對(duì)于CNT一直保持著濃厚的興趣。相形之下，許多公司目前為晶體管所開(kāi)發(fā)的聚合物有機(jī)物質(zhì)，其遷移率仍相當(dāng)?shù)停瑖?yán)重地限制了更多可能的應(yīng)用。

    CNT在電子領(lǐng)域的最初應(yīng)用將是透光導(dǎo)體，如在顯示器應(yīng)用中取代ITO、觸控屏幕、太陽(yáng)能電池，以及連接TFT與前端面板如OLED的顯示器總線等應(yīng)用。

    全球業(yè)者都在關(guān)注快速成長(zhǎng)的CNT與石墨烯電子應(yīng)用，特別是在印刷電路與太陽(yáng)光電領(lǐng)域，這些材料本身的特性和近期取得的技術(shù)進(jìn)展，大幅拓展了可能的應(yīng)用范圍，也激起更多廠商投入的意愿。

    由芬蘭赫爾辛基科技大學(xué)(TKK)在2004年獨(dú)立而出的Canatu公司，目前正生產(chǎn)基于CNT的薄膜，以及其納米材料CNT薄膜NanoBud。該公已 發(fā)表了有關(guān)石墨烯與CNT的重要?jiǎng)?chuàng)新和商業(yè)應(yīng)用，包括透明電極、半導(dǎo)體、電阻、電容，以及用于顯示器、太陽(yáng)能、觸控屏幕和雷射等領(lǐng)域的飽和吸收體等。 Canatu的重要?jiǎng)?chuàng)新包括Carbon NanoBuds、傳統(tǒng)CNT與富勒烯間的混合物質(zhì)、CNT與NanoBud合成制程，以及稱為Direct Dry Printing的組件生產(chǎn)方法；這些創(chuàng)新技術(shù)能夠產(chǎn)出超高品質(zhì)的同質(zhì)化與圖案化的薄膜。

    Canatu著重于薄膜半導(dǎo)體與導(dǎo)體的應(yīng)用，涵蓋范圍包括太陽(yáng)電池與顯示器的透明電極、脈沖雷射的飽和吸收體，以及場(chǎng)效晶體管的半導(dǎo)體薄膜等。其圖案化的透明導(dǎo)體薄膜適用于取代 LCD與OLED顯示器、薄膜太陽(yáng)能電池等應(yīng)用中的ITO。Canatu正與一些公司合作，以將其薄膜產(chǎn)品整合在更多應(yīng)用中，包括電子閱讀器(e- reader)、觸控屏幕、薄膜顯示器與太陽(yáng)電池等。

    Canatu表示，該公司將針對(duì)各種不同的導(dǎo)體、透明物質(zhì)推出同質(zhì)且圖形化的薄膜，并將開(kāi)始為幾家策略伙伴針對(duì)其應(yīng)用規(guī)格供應(yīng)專用的薄膜。Canatu公司CEO David Brown預(yù)計(jì)，未來(lái)五年內(nèi)，其出貨量可望成長(zhǎng)300%。

    加州史丹佛大學(xué)也針對(duì)基于CNT的宏觀電子與納米電子進(jìn)行研究，包括了解分子與CNT互動(dòng)的基本原理、金屬/半導(dǎo)體CNT分離技術(shù)的開(kāi)發(fā)、自CNT中提煉大型薄膜晶體管的制造與最佳化、以及自組式與圖形化CNT等計(jì)劃。

    史丹佛大學(xué)的一個(gè)研究小組正致力于將可印刷的碳納米管應(yīng)用于高性能能量?jī)?chǔ)存組件之中。史丹佛大學(xué)材料科學(xué)暨工程學(xué)系教授Yi Cui及一位助理教授的研究范圍包含了具備極高能量與功率密度的全新超低成本復(fù)雜印刷超級(jí)電容、針對(duì)電池應(yīng)用的完整印刷納米管集電器，以及可伸縮且能穿戴 的軟性納米管能量?jī)?chǔ)存組件。

    Nantero公司則著重于納米管內(nèi)存與電子組件的開(kāi)發(fā)，特別是基于納米管的資料儲(chǔ)存組件。該公司的高密度納米管非揮發(fā)性隨機(jī)存取內(nèi)存(NRAM)組件采用包含了懸浮式單層(single-walled)或多層(multi-walled)的 CNT所制造。對(duì)于邏輯閘與CMOS技術(shù)的整合，該公司表示深具信心。

    2008年成立的SVTC Technology公司結(jié)合了Nantero公司的“CMOS-friendly”CNT制程技術(shù)，目前也正在SVTC公司于德州與加州的兩個(gè)開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn) 室展開(kāi)研發(fā)工作。除了主要對(duì)于NRAM通用內(nèi)存的關(guān)注重點(diǎn)以外，Nantero公司也正針對(duì)采用邏輯與傳感器等CNT技術(shù)的下一代半導(dǎo)體組件，與授權(quán)廠商展開(kāi)合作。

    加州大學(xué)洛杉機(jī)分校(UCLA)則積極主導(dǎo)印刷電子、太陽(yáng)電池與該領(lǐng)域的相關(guān)主題進(jìn)行學(xué)術(shù)研究。UCLA材料科學(xué)與工程學(xué)教授Yang Yang在混合石墨桸與CNT材料(G-CNT)領(lǐng)域有一些重要發(fā)現(xiàn)。研究人員們開(kāi)發(fā)出一種簡(jiǎn)單、便宜且可充性的方法，只需一個(gè)步驟即可制造出G-CNT材料。作為可取代如太陽(yáng)電池與可撓性消費(fèi)電子產(chǎn)品等ITO的高性能替代方案而言，透明導(dǎo)體正顯現(xiàn)出無(wú)窮的發(fā)展?jié)摿Α?/P>

    盡管包括NEC、HRL Laboratories、IBM、Optomec、富士(Fujitsu)與AIST等幾家廠商均已展示其于CNT與石墨方面的成果，然而，距離可商用 化上市還長(zhǎng)的路要走。IDTechEx保守估計(jì)，大約要到2015年后才可能量產(chǎn)，更樂(lè)觀一點(diǎn)的估計(jì)也許可提早兩年吧！

    石墨烯與多層式CNT (MWCNT)目前已在大量生產(chǎn)中，每年產(chǎn)量約十公噸。但據(jù)估計(jì)，拜爾(Bayer)與Showa Denko等公司在2008年所生產(chǎn)的MWNCT數(shù)量總共大約就有100噸。到了2009年，這一數(shù)字可望再加倍成長(zhǎng)。然而，大部份的這些組件都應(yīng)用在非 電子/電氣產(chǎn)品，或是電磁保護(hù)等簡(jiǎn)單應(yīng)用中。

    該領(lǐng)域所面對(duì)的挑戰(zhàn)是材料提煉、組件制造，以及對(duì)于其它材料的需求，例如合適的介電質(zhì)等。然而，由于這些材料具有高性能、高彈性度、透明且可印刷的優(yōu)勢(shì)，這一市場(chǎng)商機(jī)仍相當(dāng)龐大。（作者：Cathleen Thiele，IDTechEx公司技術(shù)分析師）■