多壁碳纳米管（MWCNTs）是由多层石墨烯片围绕同一中心轴按一定的螺旋角卷曲而成的无缝纳米级管结构，具有以下结构特点：

    多层同轴结构

    层数：多壁碳纳米管的层数通常在2到50层不等，一般为6到25层，这种多层结构使其具有较高的强度和稳定性。

    层间距：层与层之间的距离约为0.34纳米，与石墨的层间距相近，层与层之间存在较弱的范德华力。

    管径与长度

    管径：最内层直径小至0.4nm，最大可达数百纳米，典型管径为2-100nm，常用的多壁碳纳米管管径一般在5-30nm之间。

    长度：长度一般在微米量级，从几微米到几十微米不等，甚至可达到毫米级，长径比通常在50到4000之间，使其呈现出典型的一维纳米材料特征。

    原子杂化与键合

    杂化方式：碳原子以sp²杂化为主，同时由于六角型网格结构存在一定程度的弯曲，形成空间拓扑结构，其中也会形成一定的sp³杂化键，即形成的化学键同时具有sp²和sp³混合杂化状态。

    大π键：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。

    螺旋结构：在一般的碳纳米管中，碳原子六角格子的排列是绕成螺旋形的，具有一定的螺旋度，可分为扶手椅型、锯齿型和手性型三种类型。不同的螺旋结构会影响多壁碳纳米管的电学、力学等性能。

    中空结构：多壁碳纳米管具有典型的层状中空结构，管内部为中空，与巴基球的笼形结构相同，这种中空结构使其在储存气体、作为纳米反应器等方面具有潜在应用。

    端帽结构：多壁碳纳米管的两端通常被由五元环和七元环参与形成的半球形大富勒烯分子封住，形成多边形端帽结构，实际的端帽总是由若干相似的子端帽所组成，分别与管身部分的碳层相匹配。