碳納米管是典型的一維納米材料，具有較大的縱橫比，其強度和縱橫比是傳統(tǒng)碳纖維的1O倍以上。理論上碳納米管制備超強力學性能的復合材料是完全可行的。同時由于碳納米管的長度為微米級，對復合材料的加工性能沒有任何影響，用碳納米管增強的聚合物復合材料可以用傳統(tǒng)的塑料加工技術形成各種形狀。實驗發(fā)現(xiàn)碳納米管的電導率可以高達1000～2000 S／cm，能夠通過大的電流密度106 A／cm2，改善聚合物復合材料的導電性能。由于碳納米管大的縱橫比及相互之間形成的網(wǎng)絡結構，在較低體積比時碳納米管就可以提高聚合物的電導率，而不影響聚合物的其他性能。
在隱身材料中的應用
碳納米管對紅外和電磁波有隱身作用：納米微粒尺寸遠小于紅外及雷達波波長，因此納米微粒材料對這種波的透過率比常規(guī)材料要強得多，這就大大減少波的反射率；納米微粒材料的比表面積比常規(guī)粗粉大3～4個數(shù)量級，對紅外光和電磁波的吸收率也比常規(guī)材料大得多。碳納米管具有彈性高、密度低、絕熱性好、強度高、隱身性優(yōu)越、紅外吸收性好、疏水性強等優(yōu)點，它可以與普通纖維混紡來制成防彈保暖隱身的軍用裝備。
在能源材料中的應用
儲氫材料：按5人座的轎車行使500公里計算，需要3.1Kg的氫氣，以正常的油箱體積計算，氫氣的存儲密度應有6.5%，目前的儲氫材料都不能滿足這一要求。碳納米管由于其管道結構及多壁碳管之間的類石墨層空隙，使其成為有潛力的儲氫材料，國外學者證明在室溫和不到1bar的壓力下，單壁碳管可以吸附氫氣5%-10%。
根據(jù)理論推算和近期反復驗證，普遍認為碳納米管的可逆儲/放氫量在5%左右，即使5%，也是迄今為止較好的儲氫材料。
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