单壁碳纳米管（Single-WalledCarbonNanotubes,SWCNTs）和多壁碳纳米管（Multi-WalledCarbonNanotubes,MWCNTs）的核心差异源于“壁层数量”，这一基础区别进一步延伸出管径、层间作用、结构规整性等多方面的不同，具体可从以下维度展开对比：

    一、壁层构成与核心结构

    单壁碳纳米管的结构最为简洁，仅由一层石墨烯片通过特定方式卷曲形成管状结构，整个管体不存在层间差异，可看作是石墨烯的“一维管状延伸”。其结构的关键参数是“chiralvector（手性矢量）”，手性矢量的不同会直接决定管体的螺旋度（手性），而手性又进一步影响其电子性能——例如部分手性的单壁碳纳米管表现为金属性，另一部分则表现为半导体性，这种“手性依赖的电子特性”是其核心结构特征之一。

    多壁碳纳米管则由多层同心排列的石墨烯片卷曲而成，层与层之间类似同心圆结构，相邻两层的间距约为0.34nm，与石墨中层间的范德华距离基本一致。其结构更接近“石墨的管状化”，但层间并非完全独立——相邻层之间存在微弱的范德华力作用，不过各层的卷曲方向（手性）可能不同，且层间可能存在微小的错位或缺陷，这使得多壁碳纳米管的整体结构更复杂，也更难实现单一结构的精准控制。

    二、管径范围与尺寸均一性

    单壁碳纳米管的管径极小且范围集中，通常在0.4-2nm之间，是目前已知管径最细的碳纳米管类型。由于仅由单层石墨烯卷曲而成，其管径大小直接由石墨烯片的卷曲半径决定，若通过精准调控制备工艺（如催化体系、生长温度），可实现同一批次样品中管径的高度均一性，这一特点使其在需要精准尺寸匹配的场景（如纳米电子器件、生物分子识别）中具有优势。

    多壁碳纳米管的管径范围远大于单壁碳纳米管，通常在2-100nm甚至更大，具体管径由其包含的壁层数量决定——壁层数量越多，管径越大（例如10层壁的多壁碳纳米管，管径通常在5-10nm左右）。由于层间生长过程中难以完全同步控制各层的卷曲半径，多壁碳纳米管的管径均一性普遍较差，同一批次样品中可能存在不同管径、不同壁层数量的个体，尺寸分散度显著高于单壁碳纳米管。

    三、结构稳定性与缺陷状态

    从结构稳定性来看，多壁碳纳米管因多层结构的“协同保护”，表现出更高的机械稳定性和化学稳定性。多层结构可分散外部应力，即使外层出现少量缺陷（如空位、掺杂原子），内层结构仍能维持管体完整性，因此其抗断裂能力、耐酸碱腐蚀能力均优于单壁碳纳米管；同时，层间的范德华力虽微弱，但能增强管体的整体刚性，减少管体在外界作用下的变形。

    单壁碳纳米管因仅单层结构，结构稳定性相对较弱。单层石墨烯片卷曲后，管体表面的原子暴露程度更高，易与外界环境发生相互作用（如氧化、吸附杂质），导致缺陷产生；且单层结构无法分散外部应力，受到机械冲击或高温时，更易发生管体断裂或结构坍塌。不过，在纯度较高、无缺陷的理想状态下，单壁碳纳米管的比强度（强度与质量比）仍高于多壁碳纳米管，只是实际制备中难以完全避免缺陷影响。

    四、层间作用与电子结构

    单壁碳纳米管不存在层间结构，其电子结构完全由单层石墨烯的卷曲方式（手性）决定，电子在管体内的传输仅受管壁原子排列和管体直径的影响，无层间电子跃迁或散射，因此理想状态下电子传输效率极高，载流子迁移率远高于传统半导体材料（如硅），这也是其在高频电子器件领域具有潜力的核心原因。

    多壁碳纳米管的层间存在微弱的范德华力，这种作用力虽不改变各层自身的电子结构，但会导致层间电子的微弱耦合——电子可能在相邻层之间发生跃迁或散射，从而降低整体电子传输效率。此外，多壁碳纳米管中各层的手性通常不同，部分层可能表现为金属性，部分层表现为半导体性，层间的电子相互作用会进一步导致整体电子性能的“平均化”，难以呈现出单壁碳纳米管那样明确的金属/半导体特性，更偏向于“类金属”或“弱半导体”的混合性能。