一、概述
碳纳米管是一种新型的自组装纳米材料，由于其独特的结构和众多奇特物理力学性能，自九十年代初一经发现即受到物理、化学、材料学界以及许多高新技术产业部门的极大重视。特别是单根碳纳米管的超强力学性能为研制超强复合材料创造了条件，但要制备出超强复合材料还需解决碳纳米管的批量生产和碳纳米管与基本材料高强度结合等一系列关键应用技术问题。
微米级尺寸的碳纤维复合材料具有强度高质量轻的特性，早已形成了产业得到了广泛应用。微米尺寸碳化硅复合材料也已得到广泛应用。碳纤维及碳化硅晶须研究过程中理论上早已预知要进一步在强度上突破，必须进一步减少尺寸提高纵横比。这是由于小的晶须的缺陷远比宏观单晶小，从而能有较高强度。碳纳米管由于其管径为纳米级，比微米级碳纤维小三个数量级，长径比>103，且六边形结构完美、质量轻。在理论上已得出其杨氏模量可达5tpa(1tpa=1012pa)，而试验测量单根多层碳纳米管杨氏模量平均为1.8tpa；碳纳米管的抗拉强度为200gpa，是钢的100倍、碳纤维的近20倍，且其重量仅为碳纤维的一半。此外实验还发现其弯曲强度达14.2gpa，碳纳米管所存应变能达100kev，在碳纳米管破坏时应变高达20%。显示出优良的韧性。因此碳纳米管被认为"应是曾经制造出的最强的纤维，在强度／重量比方面是具有最高强度的纤维"