1. 碳纳米管在复合材料领域的应用
碳纳米管的强度比钢高100倍，但重量只有钢的六分之一。它们非常微小，5万个并排起来才有人的一根头发那么宽，可以作为高强度碳纤维材料。因此，碳纳米管因其出色的硬度和相对较轻的质量而被冠以“超级纤维”的称号。
碳纳米管在材料科学领域有着广泛的应用，主要体现在以下几个方面：
(1) 复合材料增强剂：碳纳米管可以作为一种优秀的增强剂，加入到金属、陶瓷或聚合物基体中，可以显著提高材料的力学性能和导电性能。
(2) 催化剂载体：碳纳米管由于尺寸小，比表面积大，表面的键态和颗粒内部不同，表面原子配位不全等导致表面的活性位蛋增加，是理想的催化剂载体材料。碳纳米管作为催化剂载体材料的研究主要集中在活性组分负载于碳纳米管的方法、碳纳米管的电学性能对催化的影响、碳纳米管独特的管腔结构对催化的影响、碳纳米管的储氢性能对催化的影响等方面。
(3) 催化纤维和膜工业：科学家将硫酸工业和石油化工中应用的重要的催化剂氧化钒灌注进或涂覆在碳纳米管上，氧化钒有时可以到达纳米管管壁的石墨层的间隙中。碳纳米管“列阵”制成的取向膜，可被用作场发射器件，也可被制成滤膜，由于膜也为纳米级，可对某些分子和病毒进行过滤，从而使超滤膜进入一个崭新的天地。
图1 碳纳米管材料筑梦太空电梯
2. 碳纳米管在电子领域的应用
碳纳米管在电子学领域有着重要的应用，主要体现在以下几个方面：
(1) 场效应晶体管(F5T)：1碳纳米管可以作为FT的通道材料，具有优异的电子输运性能，可实现高速、低功耗的电子器件。
(2) 纳米电子学器件：利用碳纳米管的电子特性，可用来制作晶体管开头电路或微型传感器元件。它还可以作为锂离子电池的正极和负极，使电池寿命增长，充放电性能好。此外碳纳米管被认为是制造新一代平面显示屏极有希望的材料。因此，碳纳米管可以用于制备纳米电子学器件，如纳米电极、纳米线和纳米电容器等，用于构建超高密度的集成电路。
图2 碳纳米管晶体管模型
(3) 柔性电子学：碳纳米管具有优异的柔性性质，可以用于制备柔性电子学器件，如柔性传感器、柔性显示器等，为可穿戴设备和可弯曲电子设备提供了新的可能性。
(4) 纳米导线：由于碳纳米管壁能被某些化学反应所“溶解”，因此它们可以作为易于处理的模具。只要用金属灌满碳纳米管，然后把碳层腐蚀掉，即可得到纳米尺度的导线。碳纳米管不仅可用于制造纳米导线的模具，而且还能够用来制造导线本身。
图3 碳纳米管柔性导线
3. 碳纳米管在新能源领域的应用
新能源领域最有代表性的是储氢材料和超级纳米碳纤素电池。
储氢材料是清华大学碳纳米材料研究小组发现一种经处理后表现出显著储氢性能的碳纳米管，它有望成为新的清洁能源-氢能电池的制造材料。该项技术可以应用在燃料电池的制造中，起到持续稳定的氢源的作用。
超级纳米碳纤素电池是最新工艺研制的新材料、新技术的最新绿色能源，重量轻，只有铅酸电池的1/10重量，体积只有一般电池的1/16，能量可大的惊人。它广泛应用于电动车、潜艇、电力机车等需储能大、重量轻的电动力机械上。
4. 碳纳米管在医疗及生物工程领域的应用
碳纳米管在医疗及生物工程领域有着广泛的应用前景，主要体现在以下几个方面：
(1) 药物传递：碳纳米管可以作为药物的载体，通过调控其表面性质和内部结构，实现药物的控释和靶向传递，提高药物治疗的效果。
(2) 生物传感器：碳纳米管具有高比表面积和优异的电化学性能，可以用于制备生物传感器，实现对生物分子的灵敏检测和诊断。
图4 碳纳米管生物传感器
(3) 组织工程：碳纳米管可以作为支架材料用于组织工程，促进细胞生长和组织修复，具有重要的临床应用前景。
(4) 造影剂：造影剂是介入放射学中常用的药物之一，通常被注入人体组织或器官后用于增强放射成像，由于多为非生物的化学制品，对人体有一定伤害。运用碳纳米管技术的造影剂将不再对人体产生伤害，造影成像也更为清晰。
5. 碳纳米管在环境保护领域的应用
碳纳米管因其优异的吸放氢特性而成为高分子复合材料的一种良好的增强体。该材料具有超大的比表面积及良好的亲水性能，可有效地吸附多种环境污染物，特别是有机污染物。
还可以利用纳米级集尘灰微粒的特性，发展新的保湿材料，大幅提升土壤之保水能力，提高绿化成功率与速度。希望借着此新技术的开发与应用，可以有效解决沙漠化地带土壤风化和水份流失，造成土壤逐步荒漠化之危机。
综上可知，作为独特的一维纳米材料，碳纳米管具有优异的力学、电学和热学特性，这些特性使其在电子电器、化工、航空航天、建筑等诸多领域都有着较大的推广应用价值。今后，随着研究人员对碳纳米管及其复合材料的制备技术、复合工艺、功能化改性的深入探索和技术应用，碳纳米管及其复合材料的工业 化生产能力将会得到持续提升，市场化应用前景也会越来越光明。未来，更多性能优异的碳纳米管及其复合材料的创新产品将会在工业应用领域引领新的变革与发展。