碳納米管由于具有獨特的金屬或半導(dǎo)體導(dǎo)電性、優(yōu)秀的力學(xué)性能、機(jī)械強(qiáng)度、吸附能力、場致電子發(fā)射性能和寬帶電磁波吸收等性能，在電子信息技術(shù)、生物醫(yī)藥、航空航天、能源存儲與轉(zhuǎn)化、催化及環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。碳納米管在被發(fā)現(xiàn)之后立即受到了物理、化學(xué)和材料科學(xué)界專家的高度關(guān)注。
1.電子器件
碳納米管具有優(yōu)異的力學(xué)性能和電學(xué)性能，在電子器件領(lǐng)域深受歡迎。
我國在碳納米管觸控屏領(lǐng)域已經(jīng)取得產(chǎn)業(yè)化，此前，天津富納源創(chuàng)科技有限公司通過與清華大學(xué)的合作，成功產(chǎn)業(yè)化全球碳納米管觸控屏，并為華為等手機(jī)廠商配套。碳納米管觸控屏與傳統(tǒng)ITO技術(shù)相比具有廉價、柔性、工藝簡單以及低能耗、低污染等優(yōu)點。
2.新能源材料
導(dǎo)電添加劑是碳納米管一項非常重要的用途。德國朗盛公司和OCSiAl公司合作開發(fā)了碳納米管導(dǎo)電添加劑，據(jù)悉，這種導(dǎo)電添加劑使用方便，可為水性涂料、電池等提供導(dǎo)電表面，同時不影響這些材料的其他關(guān)鍵性能。
同時，碳納米管具有優(yōu)異的電學(xué)性能，在電池領(lǐng)域也應(yīng)用廣泛。比如，OCSiAl公司的單壁碳納米管可提高鉛酸電池的整體性能，通過添加TUBALL 碳納米管，可在高放電倍率下提高電池容量，延長電池的循環(huán)壽命。
3.復(fù)合材料
利用碳納米管以提高復(fù)合材料的力學(xué)性能是比較常見的一種應(yīng)用方式。
碳納米管并不僅僅是一種導(dǎo)電添加劑，同時也可以起到增強(qiáng)復(fù)合材料基體的作用。當(dāng)碳納米管嵌入材料時，在單壁碳納米管僅為0.01 wt.%的超低負(fù)載水平下，可改善材料的性能。單壁碳納米管的添加可提供優(yōu)異的導(dǎo)電性并起到增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的作用，確保材料具有導(dǎo)電性的同時提高材料的機(jī)械性能。
4.航空航天材料
在航空領(lǐng)域也會發(fā)現(xiàn)碳納米管的身影，美國NASA開發(fā)了超高強(qiáng)度、輕質(zhì)碳納米管基航空結(jié)構(gòu)材料。外太空探索需要全新的交通車輛、棲息地、電力系統(tǒng)和勘探系統(tǒng)，這些都需要新型材料的支持，并且這些材料甚至?xí)饶壳八褂玫南冗M(jìn)的系統(tǒng)更輕、具有更大的強(qiáng)度。NASA通過與工業(yè)合作伙伴以及科研院所合作，將實驗室的先進(jìn)技術(shù)轉(zhuǎn)化為先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)施，制備足夠數(shù)量的先進(jìn)材料用于NASA的航天任務(wù)。
此外，碳納米管還可以加工為碳納米管晶片，應(yīng)用于納米衛(wèi)星等航天設(shè)備上。NASA研究團(tuán)隊還開發(fā)了專門用于CubeSat（立方衛(wèi)星）望遠(yuǎn)鏡的輕量型鏡片，這是使用環(huán)氧樹脂和碳納米管組成的鏡片。
5.其它功能材料
美國特斯拉納米涂料公司曾對外宣布，針對碳納米管防腐涂料開發(fā)了具有突破性的濕碰濕（Wet-on-Wet）工藝。這種技術(shù)叫做“2×1 Wet Edge”，具有優(yōu)異的防腐性能，可大幅節(jié)省時間和生產(chǎn)成本。這種碳納米管防腐涂料可應(yīng)用于石油工業(yè)、天然氣工業(yè)和其他具有惡劣腐蝕性環(huán)境的工業(yè)。此外，美國陸軍已將特斯拉產(chǎn)品列入其技術(shù)解決方案體系。
不難發(fā)現(xiàn)，碳納米管在電子器件、新能源材料以及復(fù)合材料領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛。近年來，世界各國大力發(fā)展新能源材料，碳納米管因其優(yōu)異的電學(xué)性能經(jīng)常被添加到新能源材料中以提高材料的電學(xué)性能。因此，在電池電極和導(dǎo)電添加劑等領(lǐng)域碳納米管應(yīng)用較多，同時碳納米管特殊的中空結(jié)構(gòu)和高比表面積也使其在儲氫領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用潛力。