碳納米管具有優(yōu)異的電學(xué)性能、光學(xué)性能、力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性，碳納米管組裝成的薄膜具有十分突出的柔性，因此在柔性光伏器件、柔性儲能器件、柔性顯示器件、柔性傳感器件和柔性電子學(xué)等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景. 特別是作為柔性透明導(dǎo)電薄膜，碳納米管薄膜具有極大的優(yōu)勢. 如何面向器件應(yīng)用的要求，可控地制備高性能的碳納米管薄膜，是這一領(lǐng)域研究的重點.

       透明導(dǎo)電薄膜是多種柔性器件中的關(guān)鍵組成部分. 理想的透明導(dǎo)電薄膜應(yīng)同時具有良好的透光性能和導(dǎo)電性能. 由于大部分柔性器件主要在可見光波段工作，因此通常使用對波長為550 nm可見光的透過率（T）來衡量透明導(dǎo)電薄膜的透光性能. 對于薄膜材料，一般使用方阻（即薄膜電阻，Rsh，單位為Ω/sq. 或Ω/□）來衡量其導(dǎo)電性. 不同的柔性器件對透明導(dǎo)電薄膜的性能有著不同的要求. 通常，對于柔性光伏器件中的透明導(dǎo)電薄膜，在透光率為90%時方阻應(yīng)小于100 Ω/sq. ，即其透明導(dǎo)電性能需達到100 Ω/sq. @90%T；在柔性顯示器件中，透明導(dǎo)電薄膜的性能至少要達到100Ω/sq. @85%T；在柔性觸控面板中，透明導(dǎo)電薄膜性能至少應(yīng)達到500 Ω/sq. @85%T.

       氧化銦錫（ITO）是目前使用*廣泛的透明電極材料. 它可以在高透光率（>85%）時仍具有較低的方阻（10~100 Ω/sq.）. 然而，ITO是一種脆性陶瓷材料，柔性較差，不利于其在柔性器件中的應(yīng)用. 此外，銦元素的豐度較低，因此ITO成本較高. 柔性透明導(dǎo)電薄膜研究所面臨的核心挑戰(zhàn)，就是尋找可以同時滿足導(dǎo)電、透光、柔性這三方面性能要求的材料. 當(dāng)某一材料的透明導(dǎo)電薄膜性能超過100Ω/sq. @90%T 這一標(biāo)準(zhǔn)時，這種材料就基本滿足了在器件應(yīng)用中替代ITO的要求. 目前，柔性透明導(dǎo)電薄膜的研究主要集中于金屬納米線、石墨烯和碳納米管等材料.

       金屬納米線薄膜由于金屬的高導(dǎo)電性和低表面電阻，在觸摸顯示屏中具有應(yīng)用優(yōu)勢，但存在穩(wěn)定性較差和環(huán)境光反射率高的問題. 石墨烯和碳納米管都具有良好的導(dǎo)電性. 但石墨烯薄膜的抗拉伸性能較差，拉伸后其性能明顯下降. 相比而言，碳納米管薄膜具有柔性突出、導(dǎo)電性良好、化學(xué)穩(wěn)定性強、光譜范圍寬等特點，是非常理想的柔性透明導(dǎo)電薄膜.

       本文介紹了碳納米管柔性透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，并重點討論了調(diào)控碳納米管薄膜的導(dǎo)電性能和透光性能的方法.

       單壁碳納米管柔性透明導(dǎo)電薄膜展現(xiàn)出了**的應(yīng)用前景，有望成為多種柔性器件中透明電極的解決方案. 在過去10余年間，研究者對于碳納米管薄膜的可控制備積累了豐富的經(jīng)驗，并向著碳納米管透明導(dǎo)電薄膜的實用化穩(wěn)步推進. 通過在FCCVD生長過程中限制碳納米管的團聚、增加碳納米管的長度以及增大碳納米管的直徑，直接生長出的碳納米管薄膜的性能已經(jīng)接近甚至超過100 Ω/sq. @90%T 的標(biāo)準(zhǔn)，并且可以通過摻雜進行進一步的提高. 通過卷對卷沉積裝置，碳納米管薄膜已經(jīng)可以實現(xiàn)米級尺寸的制備. 這些結(jié)果預(yù)示著碳納米管透明導(dǎo)電薄膜的商業(yè)化應(yīng)用可能就在不遠的將來.

       為了進一步推動碳納米管透明導(dǎo)電薄膜的應(yīng)用，對于碳納米管FCCVD生長過程的深入理解和細致調(diào)控是必不可少的. 首先，對催化劑尺寸分布的控制可能是進一步的研究重點之一. 目前，在FCCVD過程中，對于催化劑尺寸的控制仍是一個挑戰(zhàn). 而控制催化劑的尺寸分布是控制碳納米管直徑分布，進而調(diào)控其帶隙等諸多性質(zhì)的基礎(chǔ). 通過催化劑的合理設(shè)計，例如引入適當(dāng)?shù)妮d體或可以起到穩(wěn)定作用的**元金屬，是解決這一問題的可能方法之一. 其次，目前FCCVD生長碳納米管薄膜的催化劑主要集中于Fe這一種金屬. 對于催化劑組成的調(diào)控有利于實現(xiàn)碳納米管的結(jié)構(gòu)可控生長. 但是，F(xiàn)CCVD生長過程要求催化劑可以漂浮在氣相中. 在對催化劑組成的調(diào)控中如何有效地滿足這一條件仍是一個挑戰(zhàn). 第三，研究者已經(jīng)發(fā)展了多種在CVD過程中實現(xiàn)碳納米管導(dǎo)電性控制的策略，但是這些策略尚未能在FCCVD生長中得以應(yīng)用. 如果可以借鑒這些策略，在FCCVD生長中實現(xiàn)碳納米管的導(dǎo)電性控制，例如直接生長半導(dǎo)體性碳納米管薄膜，將極大地拓寬碳納米管薄膜的應(yīng)用范圍. 第四，雖然摻雜可以有效地提高碳納米管薄膜的導(dǎo)電性能，但目前的摻雜劑往往穩(wěn)定性欠佳. 開發(fā)穩(wěn)定、高效并且可以與后續(xù)器件制作工藝相兼容的摻雜劑，不僅可以穩(wěn)定地提高碳納米管薄膜的性能，還可以增加實際應(yīng)用中對于直接生長出的碳納米管薄膜性能波動的容忍程度. 這對于推動碳納米管薄膜的實用化有著重要意義.