Ingen bestrider att kolnanorör har potential att vara en underverksteknik:deras egenskaper inkluderar en värmeledningsförmåga högre än diamant, större mekanisk hållfasthet än stål – storleksordningar i vikt – och bättre elektrisk ledningsförmåga än koppar.

Men, som andra "framtidens fantastiska tekniker", överhyper vi nanorör? Är de nära att klara det verkliga testet – det som har utbredd praktisk användning? Svaret är ett kvalificerat ja. Framgången för kolnanorör (CNT) bevisas av en överraskande statistik:kommersiell produktionskapacitet över hela världen överstiger för närvarande flera tusen ton per år, enligt Dr Michael De Volder, nyligen utsedd till lektor vid Institutionen för ingenjörsvetenskaps Institutet för tillverkning. Men det är en produktionsnivå som har tagit cirka 20 år att uppnå.

"Början av utbredd kolnanorörsforskning föregicks på 1990-talet av den första vetenskapliga rapporten av CNT, även om ihåliga nanofilament rapporterades redan på 1950-talet, "Dr De Volder säger." Men kolnanorörsrelaterad kommersiell aktivitet har vuxit mest under det senaste decenniet. Sedan 2006, Den globala produktionskapaciteten för kolnanorör har ökat minst tiofaldigt."

Dr De Volders senaste vetenskapliga granskningspapper om kommersiellt tillgängliga kolnanorörsapplikationer ger en smak av hur utbredd en verklig inverkan tekniken börjar få [M. De Volder et al, Vetenskap 339, 2013]. Ta vattenrenare, till exempel, storleken, ytarea och adsorptionsegenskaper hos kolnanorör gör dem till ett idealiskt membran för att filtrera giftiga kemikalier, lösta salter och biologiska föroreningar från vatten. Det amerikanska företaget Seldon Technologies har utvecklat MineralWater System med sin "Nanomesh Purification Technology" – ett kolnanorörsfiltreringssystem – för att göra just det. Företaget säger att dess system levererar dricksvatten utan användning av kemikalier, värme, eller makt:avgörande för användning i utvecklingsländer där det behövs som mest. Filtret tar bort patogener och föroreningar som virus, bakterie, cystor och sporer, leverera vatten som uppfyller eller överträffar USEPAs dricksvattenstandard. Den är lämplig för användning i hem, kontor, skolor, kliniker, och andra kommersiella miljöer, säger Seldon.

Kolnanorörens enorma yta utnyttjas också när de används som elektroder i batterier och kondensatorer för att ge mer ström och bättre elektrisk och mekanisk stabilitet än andra material. Världsomspännande forskningsinsatser på detta område har främjat utvecklingen av kommersiell verksamhet i företag som Showa Denko (Batteries, Japan), och FastCAP (Supercaps, USA). Kolnanorörens egenskaper gör dem idealiska för att förstärka olika typer av strukturer – t.ex. sportutrustning, kroppsskydd, fordon, etc., där de används i stor utsträckning. Nanorören skapar nätverk i kompositmaterialet till exempel för att öka styvheten och materialdämpningen.

Sporttillverkare använder dem i tennis- och badmintonracketar, och cykelramar. Men medan kolnanorör används i praktiska tillämpningar, det betyder inte att deras mer utbredda användning inte kommer att vara problemfri.

"Det finns ett antal hinder som vi inte har löst ännu, " säger Dr De Volder. "Särskilt i avancerade mål, som sökandet efter bättre transistorer, den exakta morfologin för nanoröret och orienteringen av grafengittret med avseende på röraxeln – kallad dess kiralitet – är verkligen viktig. I detta ögonblick, vi har liten förmåga att syntetisera kolnanorör med specifika typer av kiralitet och det är detta som bestämmer de halvledande kontra ledande egenskaperna hos kolnanorören.

"En av de intressanta sakerna som händer är förbättringen av datorsimuleringar av hur kolnanorör syntetiseras, vilket förhoppningsvis kommer att göra det möjligt för oss att justera tillverkningsprocessen. Och elektronmikroskopi gör det möjligt att titta på kolnanorören medan de bildas, vilket hjälper till att förbättra förståelsen av processen."

Dr De Volder arbetar själv med utmaningen att massproducera enheter med hundratals till tusentals nanorör.

"Tyvärr, när du sammanför dem i stort antal, Förtjänstsiffrorna för deras egenskaper är ofta en besvikelse jämfört med vad man får från ett enskilt kolnanorör. Jag försöker utveckla tekniker för att föra samman partiklar på mer effektiva sätt, eller titta på nya framväxande egenskaper hos materialen beroende på hur du för samman kolnanorören."

Ändå, framsteg sker nu med SWNTs, med det brittiska företaget Thomas Swan som är världsledande inom tillverkning av SWNT med sitt Elicarb-material, används nu inom områden som avancerade kompositer, elektronik, energilagring, skriva ut, papper och förpackningar och bränsleceller.

En annan ny utveckling inom SWNTs – tillkännagav i juni av Linde Electronics – är utvecklingen av ett kolnanorörsbläck för användning i bildskärmar, sensorer och andra elektroniska enheter. Potentiella applikationer inkluderar smartphones med en upprullningsbar skärm och en genomskinlig GPS -enhet inbäddad i vindrutan på en bil.

"Linde gör nu sina nanorörfärger tillgängliga för utvecklare, säger Dr Sian Fogden, marknads- och teknikutvecklingschef för Lindes enhet för nanomaterial. "Dessa bläck innehåller enväggiga kolnanorör och produceras utan att skada eller förkorta nanorören och därför bevarar de unika nanorörets egenskaper."

Linde hävdar att detta är en landmärkeutveckling som drastiskt förbättrar prestandan hos genomskinliga ledande tunna filmer gjorda av bläck och öppnar dörren för utvecklingen av kolnanorörsapplikationer i inte bara konsumentelektronik, men också sektorerna för hälsovård och sensortillverkning.

Eftersom nanorör är långa och tunna, de har höga van der Waals-krafter mellan sig och de håller ihop. Det vanliga sättet att separera dem är genom att använda kraftfulla ljudvågor. Men detta kan skada nanorören och påverka deras egenskaper.

"Med våra bläck, vi använder en process som kallas Salt Enhanced Electrostatic Repulsion (SEER) som inte kräver sonikering men som producerar lösningar av enskilda kolnanorör samtidigt som längden på nanoröret bibehålls, " Dr Fogden säger. "Först mycket nyligen har produkter som pekskärmar börjat produceras som innehåller enkelväggiga kolnanorör och dessa enheter har ännu inte lanserats på den fullständiga konsumentmarknaden. Först när det råa kolnanorörsmaterialet kan bearbetas helt på ett tillförlitligt och repeterbart sätt kommer de att användas i konsumentelektronik i stor skala."

En annan nyligen spännande utveckling inom elektronik och datorer kommer från amerikanska företaget Nantero, som säger att det kommersialiserar kolnanorörsbaserade halvledarenheter, inklusive minne, logik och andra.

"Vi har utvecklat NRAM, ett icke-flyktigt RAM med hög densitet och målet är att det ska fungera som en universell minnesteknik, "säger vd Greg Schmergel." NRAM kan tillverkas för både fristående och inbäddade minnesapplikationer och prover har redan levererats till utvalda kunder och är under utveckling på flera produktions -CMOS -fabriker av Nantero och dess licensinnehavare. Dessa prover är multimegabit-arrayer som visar hög avkastning, höga hastigheter, tillförlitlighet och låg strömförbrukning."

Nantero claims it is the first company to actively develop semiconductor products using carbon nanotubes suitable for production in a standard cmos fab.

"The main obstacle in the past has been the fact that carbon nanotubes have not been compatible with existing semiconductor fabs, " Schmergel says. "At Nantero, we have solved that by developing a cmos compatible carbon nanotube material that can be accepted into any fab in the world and manufacturing processes compatible with existing semiconductor manufacturing equipment. So our memory and other carbon nanotube devices can be made in any cmos fab at high volumes.

Using existing processes means reliability and reproducibility is far higher." Nantero's microelectronic grade carbon nanotube material is now available commercially through licensee Brewer Science.

This could be a pointer to the longer term future, involving mainstream computing. At Stanford University recently, a team announced the first functioning computer built from carbon nanotubes. Despite featuring just 178 transistors and running at 1kHz, the computer is nevertheless 'Turing complete', meaning it can do anything today's machines can do, just much slower.

Men, in a few years time, billions of carbon nanotubes may be on our desks and in our pockets.