采用碳纳米管（CNT）和石墨烯的电子部件及光学部件（碳元件）的开发竞争在全球愈演愈烈。新元件接连发布，而且开发速度越来越快。碳元件种类繁多，比如（1）采用透明导电膜的触摸面板、（2）传感器、（3）燃料电池、充电电池和电容器的电极、（4）存储器、（5）通过转印和印刷制作的IC及微处理器、（6）瞄准后硅时代的超高集成IC、（7）光敏元件、（8）发光元件、（9）功率半导体，等等。
这些产品的实用化时间因技术难度和市场需求等各不相同。（1）已经开始量产，（2）～（4）计划在3年内实现实用化，（5）～（9）预计在2020年前后或更晚一些实用化。
CNT与石墨烯你追我赶
EU的开发项目“Graphene Flagship”给出了采用石墨烯的碳元件的具体时间表（图1）。光激励发光元件大多在2020年前后，逻辑IC在2025年前后开始实用化。
欧洲EU就石墨烯开发项目“Graphene Flagship”提出的开发蓝图。预计透明导电膜将率先实现实用化。实际上，2013年三星泰科采用石墨烯试制了达到实用化水平的触摸面板。石墨烯在光子用途尤其占优势。而CNT在电子领域拥有优势。CNT晶体管等有望比石墨烯率先实用化。
采用基本特性与石墨烯相似的CNT的碳元件，实用化时间估计也与石墨烯差不多。但两者有三点不同。
首先，CNT不同于石墨烯，在自然状态下具备带隙，适合逻辑IC用晶体管和TFT。用于电子纸和平板电脑的CNT TFT有望遥遥领先于石墨烯，在2020年之前就实现实用化。
其次，CNT的形状为一维状，而石墨烯扩展为二维状。因此，石墨烯适用于灵敏地检测外部刺激的用途。极有可能几年内在医用传感器等领域实现实用化。
最后，作为光激励发光元件，CNT因带隙原因可利用的波段有限，而石墨烯能在广泛的波长范围内利用。在光敏元件中，石墨烯将率先扩大使用。
不过，解决这种适用或不适用的技术也在开发中，克服缺点获得新性能的例子已经出现。
触摸面板围绕量产性展开竞争
在柔性触摸面板领域，CNT版先发制人（图2）。华为的智能手机2013年采用的CNT触摸面板由中国富纳源创开发，该公司2008年就试制了该面板，敏捷的行动速度取得了成效。
图2：触摸面板开始上市
采用CNT或石墨烯的触摸面板产品及试制示例。开发（a）的触摸面板的富纳源创已从2011年开始量产。东丽预定2014年内量产（b）。三星泰科没有公布量产时间（c）。（（c）由成均馆大学拍摄）
估计接下来出场的是东丽，该公司计划2014年供货采用双层CNT的电阻膜式触摸面板。可采用现有涂布装置，以卷对卷（R2R）方式量产宽一米以上、长几百米的透明导电薄膜。
而石墨烯版触摸面板虽然在图案制作方面占优势，但在量产技术方面远远不如CNT。
将实现以往100倍的感度
有望在几年内实用化的传感器方面，采用石墨烯的开发案例远远高于CNT（图3）。感度和响应性达到现有技术100倍以上的情况屡见不鲜。
图3：利用石墨烯的传感器将实现出色的性能
本图为利用石墨烯的传感器开发示例。诺基亚的湿度传感器响应性非常快（a）。石墨烯MEMS共振器正针对微量材料的测量用途进行开发（b）。硅环型光调制器可将通信性能提高至数十倍（c）。（图（c）由NTT提供，图片由各公司拍摄）
例如，诺基亚2013年11月发布的柔性湿度传感器的响应性还不到0.1秒，达到了10秒以上的现有产品的100多倍。“也许可用于利用呼吸的用户界面”（诺基亚）等，有望扩大新用途。
电池和电容器：面向电极量产“魔法粉”
有望继透明导电膜和传感器之后实现实用化的是电池类。可作为燃料电池、双电层电容器（EDLC）、锂离子充电电池的电极导电辅助剂使用（图4）。NEC已开始面向锂离子充电电池量产直径为2～5nm、介于CNT和富勒烯中间的材料“碳纳米角”。号称是能“大幅提高性能的魔法粉”。
图4：纳米碳材料在电池领域也大展身手
本图为CNT在燃料电池、双电层电容器及电容器等领域的利用方法以及利用CNT提高的性能。（（a）由九州大学拍摄，（b）和（c）由日本贵弥功拍摄。）
日本贵弥功公司在EDLC“纳米混合电容器（NHC）”中，利用多层CNT实现了约30Wh/L的能量密度，是现有产品的3倍。计划2015年之前量产。
该公司预计，普通电容器的电极也将使用单层CNT（图4（c））。单层CNT的合成利用日本产业技术综合研究所和日本瑞翁（Zeon）等开发的“超速成长（SG）法”。日本贵弥功理事、技术本部基础研究中心长玉光贤次介绍说，“利用SG法合成的单层CNT杂质少，因此无需粘合剂即可与铝集电体粘合”。这样的话，（1）铝集电体与CNT间的接触电阻减少，输出密度提高至3倍；（2）对高电压的耐性提高，能量密度也随之提高。（作者:野泽 哲生，日经技术在线！供稿）
