碳纳米管（Carbon Nanotubes, CNTs）是由石墨烯片层卷曲而成的一维纳米碳材料，具有极高的强度、弹性模量和导电导热性能，被誉为"超级纤维"，是高性能复合材料的理想增强相。

一、主要分类

1. 单壁碳纳米管（SWCNTs）：由一层石墨烯卷曲而成，直径 0.4-3 nm，结构完美，性能优异，但价格较高。根据手性可分为金属型和半导体型。

2. 多壁碳纳米管（MWCNTs）：由多层石墨烯同轴嵌套而成，直径 2-100 nm，层间距约 0.34 nm，制备成本低，是目前工业应用的主流。

3. 功能化碳纳米管：通过共价或非共价方法在表面引入羟基、羧基、氨基等官能团，改善分散性和与基体的界面结合。

二、在复合材料中的应用

1. 结构增强：碳纳米管的拉伸强度可达 100 GPa 以上，弹性模量约 1 TPa，加入聚合物基体中可显著提高材料的力学性能。通常添加量在 0.5-5 wt% 即可见效。

2. 导电复合材料：碳纳米管在聚合物中形成导电网络后，可使绝缘材料变为导电或抗静电材料，用于电磁屏蔽、抗静电包装、传感器等。

3. 导热复合材料：碳纳米管轴向热导率可达 3000 W/(m·K)，用于电子器件散热材料和热界面材料。

4. 多功能复合材料：同时实现力学增强、导电、导热、传感等多种功能，用于智能材料和结构健康监测。

三、使用关键问题

  碳纳米管在复合材料中最大的挑战是分散性。由于范德华力作用，碳纳米管容易团聚成束，必须通过表面功能化、超声处理、高速剪切或添加分散剂来实现均匀分散。此外，碳纳米管与基体的界面结合强度也直接影响增强效果，适当的表面修饰可改善界面相容性。

四、安全提示

  碳纳米管粉尘可能对呼吸系统造成刺激，操作时应佩戴防尘口罩和手套，在通风橱中进行称量和转移。避免干粉直接暴露，建议预先制成分散液使用。