近日，北京大学彭练矛院士、张志勇教授团队造出了一款基于阵列碳纳米管的90nm碳纳米管晶体管，其具备高度集成能力。这意味着在90nm及以下技术节点数字集成电路中碳纳米管半导体具备一定的应用潜力，也为进一步探索全碳基集成电路提供了深入见解。
事实上，早在2005年Intel在一篇论文中曾指出：“制备出性能超越硅基n型晶体管的碳纳米管器件是不可能的。”的确，随着集成电路的发展，摩尔定律已走在失效的边缘，寻求硅以外替代材料已成为信息产业的重要方向之一。虽然碳纳米管被认为是一个非常有潜力的竞争者，但用传统掺杂工艺制备碳纳米管晶体管遇到了巨大困难。
2007年，上述团队就提出了非掺杂制备碳纳米管CMOS器件的方法，制备出了第一个性能超过同尺寸硅基晶体管的碳纳米管晶体管器件。2017年，该团队在《Science》上发文，首次制备了5nm技术节点的顶栅碳纳米管场效应晶体管，器件的本征性能和功耗综合指标上性能相较同尺寸的传统硅基晶体管器件约有10倍的优势。
市场研究机构IDTechEx指出，随着硅基器件尺寸逼近物理极限，硅柔性化处理已日趋接近天花板；碳基材料的突破也为柔性电子提供了更好的选择。其中，CNT和石墨烯凭借优异的电性能、透光性特别是延展性，被公认为是柔性电子的“天选”材料。

什么是CNT、SWCNT和MWCNT？
首先，碳纳米管（CNT）是一种特殊结构（径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级，管两端基本上封口）的一维量子材料。其构成主要是数层到数十层呈六边形排列的碳原子同轴圆管。层与层之间保持约0.34nm的固定距离，直径一般为2-20nm。
根据碳六边形轴向的不同取向可以将CNT分为锯齿形、扶手椅型和螺旋型三种。螺旋型CNT具有手性（chirality，指一个物体不能与其镜像相重合的特性），锯齿形和扶手椅型CNT没有手性。
那么，什么又是SWCNT和MWCNT呢？按照卷起的石墨烯片材层数可分为单壁碳纳米管（SWCNT，有些人将其称为“石墨烯纳米管”）和多壁碳纳米管（MWCNT）。SWCNT是将石墨烯薄片卷成一根管子，其独特物理性能使其成为一种通用添加剂，在全球50%的材料市场都有潜在应用。
SWCNT和MWCNT的性质和对材料的影响不同，就像石墨烯（单层碳原子）不同于石墨（多层碳原子）那样。
SWCNT具有独特性质，柔韧且长，有效浓度在0.01%以上，可以生产任何颜色或透明的导电材料，以保持或改善材料的机械性能。
MWCNT刚性且短，有效浓度为0.5-5%，只能用于生产黑色导电材料，不能用于透明导电材料，由于所需浓度高会降低材料的机械性能。
SWCNT是CNT家族中性能更高的变体。与MWCNT相比，取决于手性，它既可以提供优异的性能，如导电性，也可以提供完全独特的半导体或金属功能。不过，SWCNT也面临着挑战，尤其是在制造业（产量、杂质、有意义的一致性）和利用方面，特别是在团聚（agglomeration）方面。

堪称新型战略材料
储能是目前CNT应用最广泛的应用场景，它可以降低锂电池内阻，提高克容量和高倍率放电功率密度；降低导电剂和粘结剂用量，延长使用寿命，提高低温放电性能，降低快速充放电时的电池温度，有助于超高温、超低温环境使用。
IDTechEx预测，受储能应用推动，到2032年，CNT市场需求量将超过7万吨/年。其重要的商业增长时刻即将到来，通过扩张、合作、收购和更多的市场采用，真正的市场成功正在显现。
电子应用的形式主要是CNT导电塑料，其优点是电阻率10^-1-10⁶，可以作为抗静电材料、电磁屏蔽、柔性穿戴电子材料；还可以用作导电银浆制造金属化电极，是光伏电池制造的关键原材料。它可以替代50%的银粉，大幅降低成本。
在航空航天、国防军工领域，CNT的应用形式是增强材料，以其他工业材料作为基体，掺杂CNT形成复合材料；还可以将CNT添加到润滑油中，其纳米微粒分布于摩擦界面起到微轴承作用，进一步改善润滑性能，减小摩擦；作为强化学稳定性的防腐剂，CNT能够掺杂在涂料中达到防腐效果，减少因腐蚀带来的损失。
总之，以石墨烯、碳纳米管、金刚石等材料为核心的碳基功能材料和器件研究方兴未艾，碳基电子学已成为主导未来高科技竞争的颠覆性技术之一。