碳纳米管薄膜是一种新型的纳米管材料，由于高表面积、优异的电子导电性、超疏水性和增强的机械强度 CNT 薄膜，对 CNT 薄膜的研究在近几十年来蓬勃发展。这为科学研究和应用开发开辟了新的机会。例如，自组装纳米管薄膜将促进器件制造过程，并将为创建革命性的新型纳米器件提供最佳机会。特别是在储能系统中，纳米管电极在电容器、燃料电池、蓄电池和其他电化学应用中得到了广泛的研究。考虑碳纳米管薄膜用于这些应用的优点是它们的宏观尺度和均匀尺寸、高强度和导电性、大比表面积和光滑表面拓扑。下面将讨论CNT膜的几个应用前景。

用于场发射的CNT薄膜

CNT场发射器件是最近纳米技术的第一批商业应用之一。单个CNT在尖端处具有小的曲率半径和高的机械强度。CNT薄膜保留了单个纳米管的固有特性，但具有手动可操作的尺寸，所有这些都有利于场发射应用。例如，单壁碳纳米管宏观薄膜的均匀性允许我们进行直接场发射测试。在不锈钢衬底上沉积和纯化的薄膜已被用作传统场发射系统中的阴极。与大多数纳米管和金刚石材料相比，纯化后的样品具有相当或更低的开启场（1.4 V/µm）和阈值场（4.1 V/µm）。由F-N曲线计算得到的纯化膜的场放大因子（约24000）明显大于沉积膜的场放大因子，约为沉积膜的4倍。

用于能量存储和转换的CNT薄膜

纳米管薄膜具有上级的导电性和较高的有效表面积。这使得它们成为用于能量存储和转换设备的候选者，如光电子设备、电池、超级电容器和燃料电池。例如，透明MWNT片可用作偏振UV、可见光和红外白炽光的宽带光源，用于传感器、红外信标和成像，以及用于装置校准的参考信号。基于SWNT膜的光传感器已经被设计成通过利用其大面积和本征光伏效应来监测环境光。低成本的太阳能电池需要具有大面积和高柔性的轻质衬底。大量研究结果表明，SWNT膜是一种有潜力的大规模制备太阳能电池的材料。在使用液体电解质的染料敏化太阳能电池中，通过使用纳米碳电极来增强电极的电化学活性，转换效率变得更高。其中，SWNT由于其高表面积而显示出高的电化学活性。实验证明，SWNT是一种极具吸引力的太阳能应用材料。目前的研究旨在通过控制膜厚和管覆盖率来优化膜结构，以提高转化效率。

图1碳纳米管薄膜简洁超级电容器

用于电子器件的CNT薄膜

碳纳米管薄膜还可以制成电子器件，如二极管和晶体管。例如，在平坦基底上的水平对齐的2D SWNT阵列可以容易地集成到设备中。薄膜晶体管是通过在这些单壁碳纳米管阵列的顶部形成电极图案和沉积物而制成的，它们被用作有效的薄膜半导体。该性能与在单个纳米管器件中观察到的性能相当。此外，CNT薄膜的生长和制造的最新进展以及构建高性能器件的能力使得CNT薄膜在作为传感器和作为大面积柔性电子器件的应用中非常有用。有趣的是，聚合物材料中的碳纳米管薄膜也可以显着改善复合材料的电子和热机械性能。并且在可见光谱中，透明单壁碳纳米管薄膜的光学透射率与商业ITO的光学透射率相当，其中厚度约为30 nm的透明导电碳纳米管薄膜正成为一种新型电极，有望取代传统使用的ITO。

图2 碳纳米管薄膜制备的集成电路

用于光催化的CNT薄膜

用某些光催化剂，特别是TiO₂包覆CNT薄膜目前被考虑用于许多应用，包括在水污染、废水处理和空气净化中降解环境污染物。CNT/TiO₂复合膜已被测试的各种化学品，如Porcion红，苯酚和亚甲基蓝的光降解。所有这些研究表明，添加碳纳米管可以提高TiO₂的光催化效率。此外，CNT/TiO₂薄膜在抗菌方面的潜在应用也在研究中，主要归因于多壁碳纳米管本身的部分杀菌活性此外，CNT与其他光催化剂如ZnO的组合也显示出对细菌的巨大光灭活作用。

此外，碳纳米管还可用于制造吸附剂、纳米装置(纳米机器人)、原子探针、超大规模集成电路散热衬托材料、计算机芯片导热板、一维导线、纳米同轴电缆、分子晶体管、电子开关、信息存储、美容材料、防弹背心、抗震建筑等。

图3 碳纳米管薄膜在各行业的应用