納米技術(shù)是通過(guò)對納米尺度物質(zhì)的操控來(lái)實(shí)現材料、器件和系統的創(chuàng )造和利用，例如，在原子、分子和超分子水平上的操控納米技術(shù)的發(fā)展正越來(lái)越成為世界各國科技界所關(guān)注的焦點(diǎn),誰(shuí)能在這一領(lǐng)域取得優(yōu)點(diǎn),誰(shuí)就能占據21世紀科學(xué)的制高點(diǎn)。納米碳材料是指尺度至少有一維小于100納米的碳材料。納米碳材料主要包括四種類(lèi)型：納米碳球、碳納米管、石墨烯和碳炔，其中碳納米管和石墨烯由于其優(yōu)異的性能，是近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。
 
         碳納米管的彈性模量與金剛石的基本相同，為已知的zui高材料模量，約為鋼的5倍；其彈性應變zui高可達12%，約為鋼的60倍而密度僅為鋼的幾分之一。碳納米管的強度大約比其他纖維的強度高200倍，可以經(jīng)受約100萬(wàn)個(gè)大氣壓的壓力而不破裂。碳納米管表現出良好的導電性，在一定方向，導電率可達銅的一萬(wàn)倍；碳納米管的熱傳導系數高于天然金剛石和石墨原子基面。
 
         石墨烯目前是世上zui薄也是zui堅硬的納米材料，它幾乎*透明，只吸收2.3%的光；導熱系數是金剛石的3倍；常溫下電子遷移率是商用硅材料的140倍；電阻率比銅和銀更低，是目前電阻率zui小的材料；單層石墨烯的比表面積是活性炭的1.75倍；具有*的剛度和硬度，強度是鋼的100多倍。
 
         目前碳納米管和石墨烯材料在多個(gè)領(lǐng)域開(kāi)展研究，并逐步走向應用。
 
         其中，碳納米管在航空領(lǐng)域的進(jìn)展有：
 
         美國國家標準與技術(shù)研究院（NIST）的研究人員開(kāi)發(fā)出一種均勻的多壁碳納米管為基礎的涂料，可降低常用的泡沫的內飾的易燃性。與未處理的泡沫相比，碳納米管涂覆聚氨酯泡沫體的燃燒性降低了35％。研究人員將改性的碳納米管均勻地分布并附著(zhù)在聚合物層的上表面和下表面。由此產(chǎn)生的涂層，充分利用了碳納米管的快速散熱能力，與常用于軟裝飾的溴化阻燃劑相比，實(shí)現了更大的點(diǎn)火和燃燒阻力。同時(shí)當納米管涂層泡沫暴露在高溫中，會(huì )創(chuàng )建一個(gè)“炭保護層”屏障防止熔體池形成。
 
         美國研制出*基于碳納米管的中央處理器。2013年10月，美國斯坦福大學(xué)采用與同硅互補金屬氧化物半導體（CMOS）*兼容的工藝研制出**基于碳納米場(chǎng)效應晶體管的中央處理器原型。該處理器芯片面積為6.5mm2，由178個(gè)晶體管組成，每一個(gè)晶體管由10~200納米場(chǎng)的數個(gè)碳納米管組成，盡管該處理器的工作頻率僅為1kHz，與主頻108~740kHz的*商用硅基計算機In4004存在巨大差距，目前僅能做演示和驗證，但兩者均采用相同的馮諾伊曼體系結構，都具有可編程能力，可串行執行多種計算任務(wù)，并運行基本的操作系統。與傳統晶體管相比，碳納米管體積更小，傳導性也更強，并且能夠支持快速開(kāi)關(guān)，因此其性能和能耗表現也遠遠好于傳統硅材料。
 
         麻省理工學(xué)院航空航天工程師開(kāi)發(fā)出一種碳納米管(CNT)薄膜，可以加熱并固化復合材料，而不需要熱壓罐。當連接到一個(gè)電源，包裹在一個(gè)多層聚合物復合材料中的薄膜就會(huì )加熱，促使聚合物固化。研究小組在常見(jiàn)的飛機碳纖維材料部件中測試了該薄膜，發(fā)現該薄膜可制造出強度與傳統熱壓罐固化的一樣的復合材料，但只使用了百分之一的能量。研究人員表示，碳納米管薄膜很輕，添加重量可以忽略不計，在其熔融進(jìn)樹(shù)脂層后，薄膜本身與復合材料形成網(wǎng)格。MIT的技術(shù)直接接觸需要加熱的部分，這種復合材料固化方法更直接，更節能。可代替四層樓高的熱壓罐，以及數千萬(wàn)美元的基礎設施。
 
         碳納米管和石墨烯在航空工業(yè)中可用作結構材料、電磁屏蔽、透明、防靜電、防雷擊、耐雨蝕、除冰涂料、電纜材料等。
 
         石墨烯材料在航空領(lǐng)域的進(jìn)展有：
 
         韓國開(kāi)發(fā)出石墨烯和金屬*復合材料。韓國科學(xué)技術(shù)研究院的研究人員，通過(guò)在含銅和鎳的復合材料中使用石墨烯，發(fā)現了金屬-石墨烯納米層合復合材料中單原子層石墨烯具有強化效應。研究人員在金屬沉積的基體上用化學(xué)沉積方法（CVD）生長(cháng)單層的石墨烯；然后再沉積上另一層金屬，重復上述步驟，就能得到一個(gè)多層的金屬—石墨烯復合材料。銅基復合材料的強度變?yōu)榧冦~強度的500倍；鎳基復合材料的強度變?yōu)榧冩嚨?80倍。0.0004%質(zhì)量分數的石墨烯就能將材料強度提高數百倍，特別是利用卷對卷加工或金屬燒結法開(kāi)發(fā)大規模生產(chǎn)，使生產(chǎn)航天器用輕質(zhì)、超高強部件成為可能。
 
         英國石墨烯增強碳纖維復合材料獲得進(jìn)展。加的夫大學(xué)工程學(xué)院在碳纖維樹(shù)脂基復合材料中加入石墨烯納米薄片（GNP）/碳納米管（CNT），用以提高碳纖維的增強能力。研究中觀(guān)測到的結果是，FLG抗壓強度增加了13%，抗沖擊性能提高了50%。這將對未來(lái)復合材料結構開(kāi)發(fā)產(chǎn)生極大幫助，驗證了未來(lái)減重、環(huán)保和減排的飛機設計的可能性。
 
         美用“石墨烯紙”開(kāi)發(fā)出超級電容器。麻省理工的研究團隊研究發(fā)現，將石墨烯紙揉皺成一團，可以制備的超級電容器。組成一個(gè)電容器需要兩個(gè)導電層——即兩張皺巴巴的石墨烯紙中間夾一個(gè)隔離層。超級電容器上隔離層采用的是水凝膠材料。石墨烯紙可以揉皺，平復1000次，且性能不發(fā)生明顯降低。制成的超級電容器易于彎曲、折疊或拉伸到其原始大小的800%。這種將石墨烯起皺的技術(shù)不僅可用于制造超級電容器，也可以有其他應用。
 
         英國劍橋大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)出*可彎曲的石墨烯柔性屏幕，在柔性顯示屏的研究上更進(jìn)一步。劍橋大學(xué)的新發(fā)明使用電泳顯示器，通過(guò)電場(chǎng)將粒子懸浮。與大多數顯示屏不同的是，新的顯示屏采用軟塑料和石墨烯底板取代傳統的金屬電極。石墨烯比傳統的陶瓷如銦錫氧化物更加柔韌，比金屬薄膜更加透明；且石墨烯更易于加工和生產(chǎn)，生產(chǎn)成本更低。石墨烯可用于創(chuàng )建提供全彩色高清圖像顯示屏。此外，使用石墨烯底板將允許嵌入傳感器，使顯示屏更能與觀(guān)眾互動(dòng)，可滿(mǎn)足未來(lái)柔性電子設備發(fā)展需求。