这种基于单臂碳纳米管和石墨烯复合材料的新型纳米材料，可吸附电磁辐射和屏蔽电磁干扰，并具有比传统用材重量更轻、机械性能更好和热稳定性更高的优点，以有效抑制各种电磁波造成的辐射、干扰和信息泄露。该新型纳米材料经过数十家科研机构的实际应用，已相继开发生产出高性能锂离子电池、多功能复合材料和超级电容器、高频晶体管等，并获得了国家“863”纳米专项、国家自然科学基金和天津市重点项目基金的支持，进一步推动了碳纳米管和石墨烯的产业化应用。

CNT纯度>99%（无须后处理），CNT阵列高度10m-1mm，CNT直径2nm-15nm。技术创新点： 采用水分辅助CVD技术，催化剂效率大大提高，可获得极高的碳纳米管纯度。

成果与项目的背景及主要用途 单壁碳纳米管（SWNTs）是公认的综合性能最好的纳米纤维，其强度可达钢的100倍，而密度只有钢的六分之一。本项目实现了单壁碳纳米管（SWNTs）的大规模、低成本制备，其年产量可达100公斤，纯度在70％以上。通过物理共混及原位聚合方法，获得了具有导电、电磁屏蔽及雷达波吸收等特殊性能的SWNT／聚合物复合材料。该复合材料的体积电阻率达100－102 Ω•cm，电磁波衰减率可达40dB

X射线管是X射线成像系统最为核心的部件。现有的X射线管存在启动速度慢、工作温度高、获取高分辨率困难、辐射损伤大、功耗高、无法实现对运动物体同步成像、无法实现剂量和能量分别可控等致命缺点，无法满足下一代X射线成像系统的基本要求。特别地，现在的CT球管存在生产成本高昂的缺点、寿命非常短，对人的辐射伤害非常大等缺点，严重阻碍了CT成像系统的发展。 本项目成果采用独有的兼备高电流密度和大发射电流的碳纳米管场致发射阵列为电子源，并设计了高效的栅极结构和精细的聚焦透镜的电子枪，制备出具有划时代的意义的高速碳纳米管X射线管及碳纳米管CT球管，具有快速启动、超低剂量辐射、高分辨率、低功耗、运动闪拍等传统X射线管无法实现的性能，可满足新一代CT设备或全数字X光透射成像设备中快速启动、高速响应、与运动物体同步、高分辨率、X射线剂量和能量可控等要求，进而推动整个CT产业和全数字X光成像设备步入全新的发展阶段。 应用领域及在该领域的特色和先进性： 1.医学成像领域：本项目成果应用于CT成像系统时可以实现快怕功能，有效X射线的剂量不到现有CT机的10%，对人体的损害降低了10倍以上，并且分辨率更高，超低功耗。特别地，在运动器官检测领域和乳腺CT中和有独特优势。 2.无损探测领域：本项目可以非常容易实现超高分辨率检测，可以实现100nm至30um的纳焦点和微焦点超高分辨率X射线管。 技术指标：启动时间小于10ns；最高快拍频率1MHz；分辨率；微纳焦点X射线管：100nm-30微米；大功率高分辨X射线管：0.1mm；CT球管：0.6mm；最高耐压 120kV；最大电流密度 2.5A/cm2；最大束流：500mA；靶倾角：5°~20°；寿命 5万次完整拍照 本项目产品已经解决产业化的关键问题。可以摆脱国外对我国在高端X射线成像领域的垄断，使我国X射线成像领域步入世界先进行列。

X射线管是X射线成像系统最为核心的部件。现有的X射线管存在启动速度慢、工作温度高、获取高分辨率困难、辐射损伤大、功耗高、无法实现对运动物体同步成像、无法实现剂量和能量分别可控等致命缺点，无法满足下一代X射线成像系统的基本要求。特别地，现在的CT球管存在生产成本高昂的缺点、寿命非常短，对人的辐射伤害非常大等缺点，严重阻碍了CT成像系统的发展。 本项目成果采用独有的兼备高电流密度和大发射电流的碳纳米管场致发射阵列为电子源，并设计了高效的栅极结构和精细的聚焦透镜的电子枪，制备出具有划时代的意义的高速碳纳米管X射线管及碳纳米管CT球管，具有快速启动、超低剂量辐射、高分辨率、低功耗、运动闪拍等传统X射线管无法实现的性能，可满足新一代CT设备或全数字X光透射成像设备中快速启动、高速响应、与运动物体同步、高分辨率、X射线剂量和能量可控等要求，进而推动整个CT产业和全数字X光成像设备步入全新的发展阶段。

碳纳米管作为一种一维有序的纳米碳质结构和功能材料，具有比强度高、导热系数高、电导率高、表面活性高和耐化学腐蚀等特点，可在吸附、储能、储气、纳米器件、催化剂载体、高性能结构和功能复合材料等方面具有潜在的和广泛的应用前景。多壁碳纳米管作为复合材料添加剂，可以有效改善复合材料的强度等性能，其制备成本又远低于单壁碳纳米管，可望得到更为广泛的应用，这种广泛程度取决于对其在规模化、低成本、高纯度制备技术上的进一步突破。 本技术是一种以聚丙烯腈微纳米球制备高纯度多壁碳纳米管的方法，其目的在于克服现有技术如电弧放电法和激光蒸发法的下列弊端；制备过程所需能量高，成本居高不下；化学气相沉积法需要添加金属催化剂，制备的碳纳米管纯度不高，含有无定型碳和催化剂颗粒；聚合物纺丝法得到的碳纳米管纯度和收率低。采用本技术制备碳纳米管，具有不需金属催化剂、纯度高、无需纯化、分散性好和可大规模生产的特点，显著优于从核壳结构高分子微纳米球胶囊出发纺丝制备碳纳米管的方法。 技术指标：多壁碳纳米管直径为15～100纳米且可控，管壁20～40层且可控，长径比大于100且可控，纯度大于 99％。

本项目产品目前超级电容器的致命缺陷，创新构建了以改性的碳纳米管(CNTs)为骨架，在此基础上合成以CNT为纳米茎、片状纳米镍基多元氧化物为枝叶的三维纳米结构材料。由该材料体系结构作为超级电容器正极材料时，CNT形成一维电子“快速通道”，在充放电过程中，电荷能通过CNT快速通道进行超高速交换。而片状纳米镍基氧化物具有巨大的表面积兼有非常强的电化学活性，使其赝电容效应的极具显著。该材料体系结构的另外一重大优点为在电容器制备过程中可以高效地避免纳米材料很容易出现的团聚现象，可以保证该三维纳米结构能获得最大的比表面积，从而使能量密度大大提高。因而，由该纳米三维结构电极材料制备的超级电容器可以获得了非常大的比电容、很大的能量密度和非常高的功率密度；更特别地，充电时间远小于锂离子电池和铅酸电池，在充电设备允许情况下，充电时间可以减小到2分钟以内；循环寿命也高于锂离子电池10倍以上；并且该超级电容器具有非常高的可靠行，制备和使用都非常环保和安全。该项目产品不仅仅可以广泛应用于原有的电容器应用领域，更特别地，可以代替现有巨大市场规模的铅酸电池和锂电池等二次电池而可广泛应用于电动自行车、新能源汽车、电站储能、工业电动运输装置、电动工具、便携式电子设备、通讯基站的备用电源、军事装备（单兵备用电源、瞬时大推力陆用装备、无人机、空间飞行器等）等，具有千亿级的市场规模。 技术指标： ？ 能量密度：30-80Wh/kg（目前商业超级电容器的最高仅为8Wh/kg） ？ 功率密度：2-20kW/kg ？ 充电时间：小于5分钟 ？ 循环寿命：大于5000次 项目产品的技术和性能优势： ？ 超大的电容量：比传统电容器容量高6个数量级，比现有商业化的超级电容器的比能量高10倍，已经超过铅酸电池的能量密度。 ？ 超高功率：比锂离子电池的功率密度高两个数量级以上。 ？ 充电速度快：比锂离子电池快10倍以上。 ？ 更长的充放电循环使用寿命：比锂离子电池的寿命高1个数量级以上。 ？ 具有免维护：可随时浅充、满充和过充电、浅放电、全放电，对电池不会损害，无记忆效应。 ？ 高可靠性：超级电容器从生产至使用过程中，均不会出现锂离子电池爆炸问题，即使在严重挤压和高温下也是安全可靠的。 ？ 环保无污染：从生产、使用到报废回收，均不存在污染，是典型的绿色产品。 ？ 生产成本低，生产工艺兼容性好：电极材料的制备工艺兼容常规材料的制备工艺；电容器的制备工艺可以完全兼容锂离子电池的生长设备，但工艺要求更加简单。

该项目产品不仅仅可以广泛应用于原有的电容器应用领域，更特别地，可以代替现有巨大市场规模的铅酸电池和锂电池等二次电池而可广泛应用于电动自行车、新能源汽车、电站储能、工业电动运输装置、电动工具、便携式电子设备、通讯基站的备用电源、军事装备（单兵备用电源、瞬时大推力陆用装备、无人机、空间飞行器等）等，具有千亿级的市场规模。

由于高温下催化剂的聚集和失活，无法获得高密度碳管水平阵列，就提出了“特洛伊”催化剂的概念，解决了催化剂聚集的难题，实现了密度高达 130 根 / 微米（局部大于 170 ）碳管水平阵列的生长（ Nat. Commun. , 2015, 6, 6099 ）。为了进一步实现碳纳米管的结构控制，他们发展了双金属催化剂（ J. Am. Chem. Soc. ,  2015, 137, 1012 ）、半导体氧化物催化剂（ Nano Lett. ,  2015, 15, 403 ）和碳化物催化剂（ J. Am. Chem. Soc. ,  2015, 137, 8904 ），实现了不同结构碳纳米管的控制生长。通过对生长的过程的调控，实现了密度大于 100 根 / 微米半导体含量大于 90% 的碳管阵列的生长（ J. Am. Chem. Soc. ,  2016, 138, 6727 ）和小管径阵列单壁碳纳米管的生长（ J. Am. Chem. Soc. ,  2016, 138, 12723 ）。

系统研究和探明了我国生活垃圾焚烧过程中多种污染物排放和控制规律。 着重在垃圾焚烧尾部烟气中衡量剧毒持久性有机污染物(如二噁英、多环芳烃等) 的多途径耦合降解以及多种污染物协同脱除方面，积累了大量研究经验;并利用 自行研制的低温碳纳米管复合催化剂实现烟气中二噁英的高效脱除:反应 150°C，空速 20,000h-1 条件下，二噁英脱除效率达 99%以上(如图所示)，优于国家标 准。