碳纳米管材料结构与性能的研究
碳纳米管增强复合材料的力学性能研究
碳纳米管增强复合材料的力学性能研究哎呀，要说这碳纳米管增强复合材料的力学性能，那可真是一个超级有趣又充满奥秘的研究领域！咱先来讲讲什么是碳纳米管。
想象一下，有一根根极其细小的管子，比头发丝还要细好多好多倍，而且它们的管壁就像是由碳原子组成的完美队列，这就是碳纳米管啦。
有一次我在实验室里，正对着一堆材料发愁呢。
为了研究碳纳米管增强复合材料的力学性能，我得先把各种材料准备好。
那时候，我小心翼翼地操作着仪器，就跟绣花似的，生怕出一点差错。
我把碳纳米管和其他材料混合在一起，眼睛紧紧盯着，心里默默祈祷着能有个好结果。
咱们回到正题哈，碳纳米管增强复合材料的力学性能为啥这么重要呢？你想想，要是咱们能制造出一种材料，既轻巧又超级结实，那能在多少领域大显身手啊！比如说汽车制造，车子可以更轻跑得更快，还更安全；再比如航空航天，能让飞行器飞得更高更远，还能节省燃料。
从微观角度来看，碳纳米管的独特结构赋予了它超强的力学性能。
它的强度那叫一个高，就像是一个个小小的超级战士，在复合材料里发挥着巨大的作用。
当外力作用在复合材料上时，碳纳米管能够有效地分担和传递这些力量，让整个材料变得更耐折腾。
为了搞清楚这其中的门道，科学家们可是费了好大的劲儿。
做了无数次实验，分析了数不清的数据。
就像我之前在实验室里的那次经历，每一个步骤都得精心设计，每一个数据都得认真对待。
而且，不同类型的碳纳米管，还有不同的制备方法，对复合材料力学性能的影响也大不一样。
有的碳纳米管长度长一些，有的直径粗一些，有的管壁结构更复杂一些。
这就好比做菜，同样是西红柿炒蛋，放的盐多一点少一点，味道就差很多。
研究还发现，碳纳米管在复合材料中的分布和取向也至关重要。
如果它们能够整齐地排列，就像士兵排队一样，那材料的力学性能就能大大提高。
可要是它们乱成一团，那就像没组织好的队伍，战斗力自然就弱啦。
再来说说实际应用中的挑战。
要把实验室里的研究成果真正用到工业生产中，可不是一件容易的事儿。
碳纳米管的性能及应用领域
碳纳米管的性能及应用领域碳纳米管作为一维纳米材料，重量轻，六边形结构连接完美，具有很多异常的力学、电学和化学性能。
近些年随着碳纳米管及纳米材料讨论的深入其广阔的应用前景也不断地呈现出来。
一、碳纳米管的性能1.1力学性能不同类型的碳纳米管碳纳米管具有良好的力学性能，碳纳米管的硬度与金刚石相当，却拥有良好的柔韧性，可以拉伸。
碳纳米管的结构虽然与高分子材料的结构相像，但其结构却比高分子材料稳定得多。
碳纳米管是目前可制备出的具有最高比强度的材料。
若将以其他工程材料为基体与碳纳米管制成复合材料，可使复合材料表现出良好的强度、弹性、抗疲乏性及各向同性，给复合材料的性能带来极大的改善。
1.2导电性能碳纳米管制成的透亮导电薄膜碳纳米管上碳原子的P电子形成大范围的离域键，由于共轭效应显著，碳纳米管具有一些特别的电学性质。
碳纳米管具有良好的导电性能，由于碳纳米管的结构与石墨的片层结构相同，所以具有很好的电学性能。
对于一个给定的纳米管，在某个方向上表现出金属性，是良好的导体，否则表现为半导体。
对于这个的方向，碳纳米管表现出良好的导电性，电导率通常可达铜的1万倍。
1.3传热性能采纳了碳纳米管涂层的热水器内胆碳纳米管具有良好的传热性能，碳纳米管具有特别大的长径比，因而其沿着长度方向的热交换性能很高，相对的其垂直方向的热交换性能较低，通过合适的取向，碳纳米管可以合成高各向异性的热传导材料。
另外，碳纳米管有着较高的热导率，只要在复合材料中掺杂微量的碳纳米管，该复合材料的热导率将会可能得到很大的改善。
二、碳纳米管的应用2.1电子领域碳纳米电子管（CNTS）是一种具有显著电子、机械和化学特性的独特材料。
其导电本领不同于一般的导体。
性能方面的区分取决于应用，或许是优点，或许是缺点，或许是机会。
在一理想纳米碳管内，电传导以低温漂轨道传播的，假如电子管能无缝交接，低温漂是计算机芯片的优点。
诸如电连接等的混乱极大地修改了这行为。
对十较慢的模拟信号的处理速度，四周环围着平向球分子的碳纳米管充当传播者已被试验证明。
碳纳米管研究报告
碳纳米管研究报告碳纳米管是一种新兴的材料，它既具有高强度又有超强的耐腐蚀性，在未来将会发挥重要作用。
本文将结合碳纳米管的化学特性、力学性能、电学性能和生物医学应用，对它进行深入研究，旨在发掘它的潜力，未来能够更好地应用它。
一、碳纳米管的化学特性碳纳米管具有较高的碳氧化物结构，具有超强的耐腐蚀性。
其表面具有一定的电荷，这可以改变它的生物活性，增加其作为纳米材料的有效性。
此外，还有一些碳氧化物，如碳酸钙等，具有很好的附着力，对于不同的应用有着不同的功能。
二、碳纳米管的力学性能碳纳米管有着优异的力学性能，其弹性模量的大小可以根据其结构而定，它们有着非常高的抗弯强度，抗拉强度比钢材还要高，耐磨性也比钢材高。
同时，它们还具有很强的抗冲击能力，甚至在超高温下也能保持一定的强度。
三、碳纳米管的电学性能碳纳米管也具有优异的电学性能，其电阻率极低，可以大大提高电子材料的效率；其容量也极高，约为石墨烯4倍，能够有效地储存电能。
此外，它们还具有良好的导电性，可以抑制电路的失效，这在电子制造领域有重要作用。
四、碳纳米管的生物医学应用碳纳米管也可用于生物医学领域。
由于它们具有超强的耐腐蚀性及其高强度，可以用来制造医疗设备、改善人体组织修复治疗效果等。
另外，它们还可以用于基因治疗，具有增强免疫力的功效；用于抗癌药物的药物载体，以最大程度地抑制癌细胞的生长；在细胞快速传输信号的实验中，用于提高和优化实验效果等。
以上就是碳纳米管的一些特性和应用。
综上所述，碳纳米管有着较高的力学性能、超强的耐腐蚀性和良好的电学性能，以及众多生物医学应用，拥有着前所未有的潜力及应用前景。
未来需要加强对它的研究，进一步开发其功能，以及制定更好的应用方式，以期达到最佳效果。
碳纳米管增强金属基复合材料的力学性能研究
碳纳米管增强金属基复合材料的力学性能研究近年来，碳纳米管（Carbon Nanotubes, CNTs）作为一种新型纳米材料，引发了广泛的研究兴趣。
由于其优异的力学性能和独特的结构，碳纳米管成为改善传统材料性能的理想增强剂。
本文旨在探讨碳纳米管增强金属基复合材料在力学性能方面的研究现状和发展趋势。
首先，碳纳米管作为增强剂，可以显著改善金属基材料的强度和硬度。
研究证实，当碳纳米管掺杂在金属基复合材料中时，由于其高强度和刚度，可以有效抵抗金属晶粒的滑移和扩散，从而提高材料的抗拉强度和屈服强度。
同时，碳纳米管还能增加复合材料的硬度，因为其针状结构可阻碍位错的运动，从而使材料更难发生塑性变形。
其次，碳纳米管对金属基复合材料的韧性和断裂韧度也有显著的影响。
相比于纯金属材料，碳纳米管可以增加复合材料的断裂韧度。
这是因为碳纳米管具有高强度和高韧性的特点，能够吸收和分散外载荷，在复合材料中形成桥梁效应，提高其韧性。
此外，由于碳纳米管材料表面的高能位缺陷，能够吸附并扩散裂纹的尖端，进一步抑制裂纹的扩展速率，从而提高复合材料的断裂韧度。
不仅如此，碳纳米管还可以提高金属基复合材料的疲劳寿命和耐蚀性。
由于其高强度、高模量和良好的润湿性，碳纳米管可以抵抗金属表面的应力腐蚀和疲劳裂纹扩展，延长金属基复合材料的使用寿命。
同时，碳纳米管还能够吸附和吸收金属表面的有害离子和分子，提高复合材料的耐腐蚀性能。
然而，在实际应用中，碳纳米管增强金属基复合材料还面临一些挑战。
首先，碳纳米管的分散性是影响复合材料力学性能的重要因素。
碳纳米管的高表面能使其易于团聚，在复合材料中形成团簇，导致性能不稳定。
因此，如何实现碳纳米管在金属基复合材料中的均匀分散是当前亟待解决的课题。
此外，碳纳米管与金属基材料之间的界面相互作用也是影响复合材料性能的关键因素之一。
界面的相容性和结合强度直接影响复合材料的力学性能。
寻找合适的界面改性方法和结构设计，以增加碳纳米管与金属基材料之间的结合力，实现优化的界面效果，是进一步提高复合材料性能的重要课题。
碳纳米管结构
碳纳米管结构碳纳米管是一种由碳原子构成的纳米材料，具有非常特殊的结构和性质。
碳纳米管结构的独特之处在于其呈现出类似于卷曲的螺旋形状，这种形态使得碳纳米管具有极高的比表面积和优异的导电性能。
碳纳米管可以分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管两种结构，它们的性质和用途有所不同。
单壁碳纳米管是由一个原子层厚度的石墨片卷曲而成的碳纳米管，具有直径非常细小的特点。
单壁碳纳米管的直径通常在1到3纳米之间，而长度可以达到数百微米。
单壁碳纳米管具有优异的导电性和导热性，同时还具有很高的机械强度和化学稳定性，因此在电子器件、传感器、储能材料等领域有着广泛的应用。
由于其独特的结构和性质，单壁碳纳米管还被认为是未来纳米科技领域的重要研究对象。
多壁碳纳米管则是由多层石墨片卷曲而成的碳纳米管，相对于单壁碳纳米管来说，多壁碳纳米管的直径较大，且层间距也比较宽。
多壁碳纳米管的层数可以从几层到数十层不等，每增加一层就增加了一层新的电子结构，因此多壁碳纳米管的性质会随着层数的增加而发生变化。
多壁碳纳米管的导电性和机械强度要略低于单壁碳纳米管，但是其更适合用于储能材料、复合材料等领域。
除了单壁和多壁碳纳米管之外，还有一种被称为纳米角石墨烯管的结构，它是由石墨烯卷曲而成，具有介于单壁和多壁碳纳米管之间的结构特点。
纳米角石墨烯管具有优异的导电性和机械性能，同时还具有石墨烯的高比表面积和化学稳定性，因此在储能、传感器、生物医药等领域有着广泛的应用前景。
总的来说，碳纳米管结构的独特性使其在纳米科技领域具有重要的地位和广泛的应用前景。
随着人们对碳纳米管结构和性质的深入研究，相信碳纳米管将会在未来的科技发展中发挥越来越重要的作用，为人类社会的进步和发展做出贡献。
碳纳米管增强铝基纳米复合材料制备及性能研究
碳纳米管增强铝基纳米复合材料制备及性能研究碳纳米管增强铝基纳米复合材料是一种新型的高性能材料，具有独特的优势。
随着科技的不断进步，越来越多的研究人员开始关注这一领域。
本文将探讨碳纳米管增强铝基纳米复合材料制备及其性能研究。
一、碳纳米管碳纳米管是由碳原子排列成的管状结构，直径在几纳米到几十纳米之间，长度可以从纳米到厘米级别。
它具有高强度、高导电性和高导热性等特点，被认为是一种理想的纳米材料。
二、铝基纳米复合材料铝基纳米复合材料是由铝基合金和纳米材料混合制成的复合材料，具有高强度、高硬度、高韧性、高耐腐蚀性和高温稳定性等特点。
与传统的铝合金相比，铝基纳米复合材料的机械性能更加优越。
三、碳纳米管增强铝基纳米复合材料将碳纳米管添加到铝基纳米复合材料中可以改善其力学性能、导电性能和导热性能等。
碳纳米管与铝基复合材料的结合可以增加其界面强度和弹性模量，同时也可以增加其准晶程度和基体强度。
因此，碳纳米管增强铝基纳米复合材料具有非常好的综合性能。
四、碳纳米管增强铝基纳米复合材料的制备碳纳米管增强铝基纳米复合材料的制备方法主要包括机械合金化、熔体渗透、电化学合成和等离子喷涂等方法。
其中，机械合金化方法是一种广泛应用的方法，它可以实现大规模的制备。
五、碳纳米管增强铝基纳米复合材料的性能研究碳纳米管增强铝基纳米复合材料的性能研究主要包括力学性能、导电性能和导热性能等方面。
研究表明，添加适量的碳纳米管可以显著提高铝基纳米复合材料的力学性能，增加导电性能和导热性能。
同时，不同制备方法和制备参数也会对其性能产生影响。
六、未来发展碳纳米管增强铝基纳米复合材料的应用前景十分广泛。
它可以被广泛应用于航空航天、汽车制造、电子电器、医疗器械和建筑材料等领域。
未来，我们需要进一步加强对这种新型材料的研究，探索更加高效的制备方法和更加理想的应用场景。
七、结论碳纳米管增强铝基纳米复合材料是一种非常有前途的新型高性能材料。
研究表明，它具有非常好的力学性能、导电性能和导热性能等优势，可以被广泛应用于多个领域。
归纳并总结碳纳米管的特性
归纳并总结碳纳米管的特性碳纳米管是一种由碳原子构成的纳米级管状结构材料，具有独特的物理、化学和电学特性。
它们在纳米科技领域具有广泛的应用前景。
本文将归纳并总结碳纳米管的特性，以便更好地理解和利用这一材料。
1. 结构特性碳纳米管的基本结构由碳原子以六角形排列形成，呈现出类似于由一个或多个碳层卷曲而成的管状形态。
碳纳米管可以分为单壁碳纳米管（SWCNTs）和多壁碳纳米管（MWCNTs）两种类型。
单壁碳纳米管由单层碳原子构成，而多壁碳纳米管则包含多个同心管状结构。
2. 尺寸特性碳纳米管的直径通常在1纳米至100纳米之间，长度可以从几十纳米到数微米不等。
其长度和直径比例的不同决定了碳纳米管的形态，如长棒状、管状或扁平形状。
3. 机械特性碳纳米管具有出色的力学性能，其强度和刚度是其他材料无法比拟的。
研究表明，碳纳米管的弹性模量和拉伸强度分别可以达到1000 GPa和100 GPa以上。
此外，碳纳米管还具有极高的柔韧性和耐久性。
4. 热学特性碳纳米管的热导率非常高，比钻石和铜等传统材料还要高。
这是由于碳纳米管的晶格结构和电子结构的特殊性质所决定的。
同时，碳纳米管还表现出优异的热稳定性和低热膨胀系数，使其在微电子器件的散热和封装方面具有广泛的应用潜力。
5. 电学特性碳纳米管是一种半导体材料，具有优良的电学性能。
SWCNT的导电性可分为金属和半导体两种类型，而MWCNT通常是半导体性质。
此外，碳纳米管还表现出高载流子迁移率、低电子散射率等优异特性，这使得其在纳米电子学领域具有重要的应用前景。
6. 光学特性由于碳纳米管具有一维结构和特殊的色散关系，使得其显示出独特的光学性质。
碳纳米管对可见光和红外光有很强的吸收和发射能力，具有广泛的应用潜力，如太阳能电池、光电器件和传感器等。
7. 化学特性碳纳米管具有高度的化学稳定性，能耐受高温、强酸和强碱等条件。
这使得碳纳米管可以在各种工业和科学领域中得到应用，如催化剂、储氢材料、吸附剂和纳米复合材料等。
新型碳纳米材料制备及性能分析实验报告
新型碳纳米材料制备及性能分析实验报告一、实验背景碳纳米材料因其独特的结构和优异的性能，在诸多领域展现出巨大的应用潜力。
新型碳纳米材料的研发和性能研究对于推动材料科学的发展、开拓新的应用领域具有重要意义。
二、实验目的本次实验旨在制备新型碳纳米材料，并对其物理、化学性能进行详细分析，以深入了解其特性和潜在应用价值。
三、实验材料与设备（一）实验材料1、高纯度石墨粉2、金属催化剂（如铁、钴等）3、反应气体（如甲烷、氢气等）（二）实验设备1、高温管式炉2、真空系统3、气体流量控制器4、扫描电子显微镜（SEM）5、透射电子显微镜（TEM）6、 X 射线衍射仪（XRD）7、拉曼光谱仪8、热重分析仪（TGA）四、实验步骤（一）碳纳米材料的制备1、将一定量的石墨粉和金属催化剂均匀混合。
2、将混合物放入高温管式炉中，在真空条件下加热至一定温度。
3、通入反应气体，控制气体流量和反应时间，进行碳纳米材料的生长。
（二）材料表征与性能测试1、利用扫描电子显微镜（SEM）观察碳纳米材料的形貌和尺寸分布。
2、通过透射电子显微镜（TEM）进一步分析材料的微观结构。
3、使用 X 射线衍射仪（XRD）确定材料的晶体结构。
4、借助拉曼光谱仪研究材料的化学键和结构特征。
5、采用热重分析仪（TGA）分析材料的热稳定性。
五、实验结果与分析（一）形貌与结构分析1、 SEM 图像显示，制备的碳纳米材料呈现出均匀的管状结构，管径在几十到几百纳米之间。
2、 TEM 图像进一步证实了管状结构的存在，并观察到管壁的多层结构。
（二）晶体结构分析1、 XRD 图谱表明，材料具有典型的碳纳米管特征峰，表明其结晶度较高。
（三）化学键和结构特征分析1、拉曼光谱中出现了代表碳纳米管的特征峰，如 D 峰和 G 峰，且峰强度比反映了材料的缺陷程度。
（四）热稳定性分析1、 TGA 曲线显示，在一定温度范围内，材料的质量损失较小，表明其具有良好的热稳定性。
六、性能分析（一）电学性能通过四探针法测量材料的电阻，发现其具有较低的电阻值，表明具有良好的导电性。
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碳纳米管材料结构与性能的研究中文摘要英文摘要关键词绪论研究背景碳纳米管是20世纪90年代发现的一种碳材料的一维形式，具有优良的物理化学性能。
纳米材料由于其尺寸处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域，具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等特性，展现出独特的电学、光学和机械特性，碳纳米管在物理、化学、信息技术、环境科学、材料科学、能源技术、生命及医学科学等领域均具有广阔的应用前景。
正是由于碳纳米管这种潜在的价值和广泛的应用前景，使有关碳纳米管材料的研究成为最受关注的研究领域之一。
纳米材料这一概念形成以后，世界各国都给予了极大关注，它所具有的独特性质，给物理、化学、材料、生物、医药等领域的研究带来了新的机遇。
碳纳米管材料的分类碳纳米管可以看做是石墨烯片层卷曲而成，因此按照石墨烯片的层数可分为：单壁碳纳米管（或称单层碳纳米管，Single-walled Carbon nanotubes, SWCNTs）和多壁碳纳米管（或多层碳纳米管，Multi-walled Carbon nanotubes, MWCNTs）。
碳纳米管依其结构特征可以分为三种类型：扶手椅形纳米管（armchair form），锯齿形纳米管（zigzag form）和手性纳米管（chiral form）。
碳纳米管的手性指数（n，m）与其螺旋度和电学性能等有直接关系，习惯上n>=m。
当n=m时，碳纳米管称为扶手椅形纳米管，手性角（螺旋角）为30o；当n>m=0时，碳纳米管称为锯齿形纳米管，手性角（螺旋角）为0o；当n>m≠0时，将其称为手性碳纳米管。
根据碳纳米管的导电性质可以将其分为金属型碳纳米管和半导体型碳纳米管：当n-m=3k(k为整数)时，碳纳米管为金属型；当n-m=3k ±1，碳纳米管为半导体型。
按照是否含有管壁缺陷可以分为：完善碳纳米管和含缺陷碳纳米管。
按照外形的均匀性和整体形态，可分为：直管型，碳纳米管束，Y型，蛇型等。
碳纳米管的制备电弧法石墨电弧法是最早的、最典型的碳纳米管合成方法。
其原理为电弧室充惰性气体保护，两石墨棒电极靠近，拉起电弧，再拉开，以保持电弧稳定。
放电过程中阳极温度相对阴极较高，所以阳极石墨棒不断被消耗，同时在石墨阴极上沉积出含有碳纳米管的产物。
这种方法具有简单快速的特点，碳纳米管能够最大程度地石墨化，管缺陷少。
但存在的缺点是：电弧放电剧烈，难以控制进程和产物，合成物中有碳纳米颗粒、无定形炭或石墨碎片等杂质，杂质很难分离。
经过多年研究，科研工作者对该方法进行了改进，如Takizawa等人利用电弧放电法，通过改变催化剂镍和钇的比例，实现了控制产物直径分布的目的。
Colbert等人将一般阴极(大石墨电极)改成一个可以冷却的铜电极，再在上面接石墨电极，这样产物的形貌和结构大为改观，使电弧法再次焕发了青春。
催化裂解法催化裂解法亦称为化学气相沉积法，通过烃类或含碳氧化物在催化剂的催化下裂解而成。
其基本原理为将有机气体(如乙炔、乙烯等)混以一定比例的氮气作为压制气体，通入事先除去氧的石英管中，在一定的温度下，在催化剂表面裂解形成碳源，碳源通过催化剂扩散，在催化剂后表面长出碳纳米管，同时推着小的催化剂颗粒前移。
直到催化剂颗粒全部被石墨层包覆，碳纳米管生长结束。
该方法的优点是：反应过程易于控制，设备简单，原料成本低，可大规模生产，产率高等。
缺点是：反应温度低，碳纳米管层数多，石墨化程度较差，存在较多的结晶缺陷，对碳纳米管的力学性能及物理化学性能会有不良的影响。
离子或激光蒸发法1996年，诺贝尔化学奖获得者之一的Smally研究小组首次利用激光蒸发法合成了纳米碳管。
此后，激光蒸发法成为制备单壁碳纳米管的有效方法之一。
此法在氩气气流中，用双脉冲激光蒸发含有Fe／Ni( 或Co／Ni)的碳靶方法制备出直径分布范罔在0．81—1．51 nnl的单壁碳纳米管。
该法制备的碳纳米管纯度达70％～90％，基本不需要纯化，但其设备复杂、能耗大、投资成本高。
其他合成方法近几年来，科研工作者在改进传统制备技术的同时，探索和研究出了一系列新型碳纳米名人堂：众名人带你感受他们的驱动人生马云任志强李嘉诚柳传志史玉柱管的制备技术，其中有水热法、火焰法、超临界流体技术、水中电弧法、固相热解法、太阳能法等。
较典型的如：1996年Yamamoto 等人在高真空(5.33×10-3Pa)下通过氩离子束对非晶碳进行辐射的方法获得了较纯的纳米碳管。
Chemozatonskii等人通过电子束蒸发涂覆在Si基体上的石墨的方法制备了规则排列的纳米碳管。
Feldman等人利用电解碱金属卤化物的方法制备了直径为30～50 nm的多壁纳米碳管。
在碳纳米管产业化进程中，日本和美国一直处于领先的位置。
目前，中国的碳纳米管生产技术在国际上也具有一定的优势，如深圳纳米港公刮拥有了具有完全自主知识产权的沸腾床催化热解法生产工艺和装置，清华大学和中科院等科研院所已具备一定规模化生产的条件。
碳纳米管材料的结构碳碳纳米管，又名巴基管，是一种具有特殊结构的一维量子材料，在1991年1月由日本物理学家饭岛澄男发现。
碳纳米管主要由呈六边形排列的碳原子组成的数层到数十层的同轴圆管构成。
层与层之间保持固定的距离，约0.34nm，直径一般为2～20nm。
碳纳米管中碳原子以sp2 杂化为主，同时六角型网格结构存在一定程度的弯曲，形成空间拓扑结构，其中可形成一定的sp3 杂化键，即形成的化学键同时具有sp2 和sp3 混合杂化状态，而这些p 轨道彼此交叠在碳纳米管石墨烯片层外形成高度离域化的大π键，碳纳米管外表面的大π键是碳纳米管与一些具有共轭性能的大分子以非共价键复合的化学基础。
对多壁碳纳米管的光电子能谱研究结果表明，不论单壁碳纳米管还是多壁碳纳米管，其表面都结合有一定的官能基团，而且不同制备方法获得的碳纳米管由于制备方法各异，后处理过程不同而具有不同的表面结构。
一般来讲，单壁碳纳米管具有较高的化学惰性，其表面要纯净一些，而多壁碳纳米管表面要活泼得多，结合有大量的表面基团，如羧基等。
以变角X 光电子能谱对碳纳米管的表面检测结果表明，单壁碳纳米管表面具有化学惰性，化学结构比较简单，而且随着碳纳米管管壁层数的增加，缺陷和化学反应性增强，表面化学结构趋向复杂化。
内层碳原子的化学结构比较单一，外层碳原子的化学组成比较复杂，而且外层碳原子上往往沉积有大量的无定形碳。
由于具有物理结构和化学结构的不均匀性，碳纳米管中大量的表面碳原子具有不同的表面微环境，因此也具有能量的不均一性。
碳纳米管不总是笔直的，而是局部区域出现凸凹现象，这是由于在六边形编制过程中出现了五边形和七边形。
如果五边形正好出现在碳纳米管的顶端，即形成碳纳米管的封口。
当出现七边形时纳米管则凹进。
这些拓扑缺陷可改变碳纳米管的螺旋结构，在出现缺陷附近的电子能带结构也会发生改变。
另外，两根毗邻的碳纳米管也不是直接粘在一起的，而是保持一定的距离。
碳纳米管材料的特点一维分子材料和六边形完美连接结构使碳纳米管具有质量轻、强度高的特点；较大长径比及sp2、sp3杂化几率不同使碳纳米管具有优良的弹性；直径、螺旋角以及层间作用力等存在的差异使碳纳米管兼具导体和半导体的特性；独特的螺旋状分子结构使碳纳米管构筑的吸波材料具有比一般吸收材料高得多的吸收率。
碳纳米管还具有独特的光学性能，良好的热传导性，极高的耐酸、碱性和热稳定性。
碳纳米管材料的性能碳纳米管研究的现状与发展目前，各国在实验上对碳纳米管的研究方兴未艾，并都取得了一定的成就，美国发明了纳米秤，日本制成了铂填充的碳纳米管，德国制备出直径为lnm的碳纳米管。
我国个别研究成果虽然走在了世界最前沿，如合成出世界最长的碳纳米管、高质量碳纳米管储氢的研究等。
各国主要面临以下两个共同问题，碳纳米管不能真正得到工业应用。
①如何实现高质量碳纳米管的连续批量工业化生产。
碳纳米管制备现状大致是：多壁碳纳米管能较大量生产，单壁碳纳米管多数处于实验室研制阶段，某些制备方法得到的碳纳米管生长机理还不明确，对碳纳米管的结构(管径、管长、螺旋度、壁厚、管表面石墨碳的结晶等)还不能做到任意调节和控制，影响碳纳米管的产量、质量及产率的因素太多(如催化剂颗粒的大小、碳源的种类、温度、混合气体的种类及比例等)，使制得的碳纳米管都存在杂质高、产率低等缺点，还没有高效的纯化碳纳米管的方法。
②如何更深入研究碳纳米管实际应用问题。
例如，在常温常压下如何解析氢气及加快其储氢放氢速度。
如何提高碳纳米管吸附容量的稳定性和吸附压力的敏感性。
再如，怎样才能制备出性能更为优异或能预期其性能的碳纳米管复合材料。
要解决这些共同难题，就需要研究人员们一方面突破技术关键，进一步研究开发新的、成本低廉、适合于大规模生产碳纳米管的技术，通过建模和模拟来加强生长现象与机理研究；另一方面继续深入研究其应用，把碳纳米管与各个领域结合起来，充分发挥其自身优异的特性。
另外，最近碳纳米管又出现一新的研究方向，即碳纳米管薄膜的润湿性，已有很多学者对其润湿性作出了大量研究。
Jiang等用平板印刷术和等离子体刻蚀技术相结合，制备了具有特殊几何形貌的硅基底，并用化学气相沉积法在其上面沉积了具有立体各向异性微结构阵列碳纳米管薄膜。
研究表明，在不改变薄膜表面的化学组成的情况下，仅仅改变结构参数，薄膜能从超亲水变化到超疏水，这种现象是由于横向和纵向碳纳米管阵列结构的共存即立体各向异性微结构所引起的。
纵向的碳纳米管阵列提供了疏水的贡献，而横向的碳纳米管阵列提供了亲水性的贡献，并有利于水滴的铺展。
横向和纵向碳纳米管阵列组合方式的改变导致了其薄膜特殊的润湿性性质。
Lau等用PECVD方法获得了准直生长的碳纳米管森林，然后通过HF—CVD的方法用PTFE对其进行了表面修饰，获得了稳定的超疏水表面，液滴可以在其上面自由跳跃直至脱离。
Li等以酞菁络合物为原料，采取高温裂解的方法制备了具有相当均匀长度和外径的阵列碳纳米管薄膜，研究表明，未经处理的阵列碳纳米管薄膜是超疏水和超亲油的，经过氟化(FAS)修饰以后的碳纳米管薄膜表现出了既疏水又疏油的性质，正是纳米结构的存在导致了该表面的超双疏性质。
这一发现为超双疏表面／界面材料提供了新的思路。
氢气被很多人视为未来的清洁能源。
但是氢气本身密度低，压缩成液体储存又十分不方便。
碳纳米管自身重量轻，具有中空的结构，可以作为储存氢气的优良容器，储存的氢气密度甚至比液态或固态氢气的密度还高。
适当加热，氢气就可以慢慢释放出来。
研究人员正在试图用碳纳米管制作轻便的可携带式的储氢容器。
这方面的研究已经进入了死胡同，美国的国家科学基金和能源部都已经停止对此项目进行拨款，在进行了十几年的研究之后，证明碳纳米管储氢最多为1%（质量分数）左右，所谓的SCIENCE和NATURE上面的几篇牛论都是做梦，此处没有应用前景。