碳納米管因其獨特的力學、電學及化學等特性，已在眾多領域取得了廣泛應用。隨著碳納米管合成技術的日益成熟，低成本大量合成碳納米管已經成為可能。拓寬碳納米管的應用範圍，將具有重大的實用價值。
碳納米管無縫管狀結構和管身良好的石墨化程度賦予了其優異的力學性能，據理論估算，單壁碳納米管的拉伸強度為鋼的100 倍，而質量隻有鋼的1 /6，並且延伸率可達到20%，其長度和直徑之比可達100～1000，遠遠超出一般材料的長徑比，因而被稱為“超強纖維”，其性能優於當前的任何一種纖維，它既具有碳纖維的固有性質，包括奇特的電學性能、很好的柔韌性，良好的化學穩定性、熱穩定性及吸附特性，又具有金屬材料的導電導熱性，陶瓷材料的耐熱耐蝕性，紡織纖維的柔軟可編性，以及高分子材料的易加工性。正是由於碳納米管具有這些奇特的特性，所以可以作為複合材料理想的增強體，賦予複合材料以優異的性能。碳納米管作為增強體增強的複合材料主要有碳納米管/聚合物複合材料、碳納米管/金屬基複合材料和碳納米管/陶瓷基複合材料三類。
一、碳納米管/聚合物複合材料
碳納米管具有獨特的力學、電學性能，而聚合物則易於加工、適用性強，將兩者的優勢結合起來可以製備出性能優異、用途廣泛的新材料。有報道碳納米管體積含量占總體積30%～50%的碳納米管/聚合物複合材料的抗拉強度超過1.2GPa。另據報道，碳納米管/纖維素紙的體積電導率為0.53 Ωcm，在15～40 GHz 的範圍內屏蔽效能超過20 dB，且在30 ～ 40GHz 的範圍內電磁波的吸收效能占80%以上，是一種很好的吸波材料。
二、碳納米管/金屬基複合材料
現在已研究的有碳納米管與鐵基、鎳基、銅基、鋁基、鎂基、銀基等基體的複合材料，並取得了較好的性能。采用快速凝固法製備的碳納米管增強Fe80P20 複合材料，由於碳納米管的加入大大提高了複合材料的熱穩定性和電阻，同時還降低了複合材料的飽和磁力矩。將催化熱解法得到的碳納米管經化學鍍鎳表麵處理後與銅粉混合，經分別冷壓、熱壓、軋製和真空退火製成的碳納米管/銅基複合材料，當碳納米管在體積分數為12%～ 15%時，該複合材料潤滑效果和抑製基體氧化的效果好，耐磨性也佳。
三、碳納米管/陶瓷基複合材料
陶瓷材料具有共價鍵與複雜離子鍵的鍵合以及複雜的晶體結構，因而呈現耐高溫、耐磨損、質量輕和高溫下強度保持率高等優異的性能，但陶瓷材料的缺點就是脆性，利用碳納米管獨特的力學性能，在陶瓷製備過程中加入一定量的碳納米管，能提高陶瓷材料的斷裂韌性，改善陶瓷材料的脆性，提高其力學性能，同時還能很大地提高陶瓷材料的熱學性能等。
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