深入研究碳纳米管与高分子相互作用机理，实现了碳纳米管在高分子基体中的可控分布，显著提高了复合材料的力学和电学性能，开发了具有自主知识产权的产品。
碳纳米管表面化学改性。为提高碳纳米管复合材料中碳纳米管与其他材料的相互作用，进行了超顺排多壁碳纳米管的表面化学改性研究。利用双氧水、硝酸、双氧水与硫酸混合液、硫酸与硝酸混合液等多种氧化剂对从超顺排碳纳米管阵列中抽取的连续碳纳米管薄膜进行化学改性。通过碳纳米管的表面改性，使碳纳米管上增加了很多亲水性官能团如羧基、羟基等，同时也引入了表面缺陷。利用碳纳米管薄膜在不同氧化剂中的氧化反应，成功地对碳纳米管表面缺陷浓度以及含氧基团的种类和数量进行调制，并研究其表面缺陷和基团与电化学性能的关系。研究表明，适当的表面化学改性可以提高碳纳米管的水溶性、化学活性、电化学性能，同时又保持了碳纳米管优越的导电性、柔性和结构支撑作用，显著改善了碳纳米管与其他材料的相互作用，有利于提高碳纳米管复合材料的性能。本研究工作得到的结果，为碳纳米管与其他材料界面的改性和调控，以及进一步发展高性能碳纳米管复合材料奠定了坚实的基础。
图1原始碳纳米管和化学改性的碳纳米管的透射电镜照片；Raman和XPS表征结果
碳纳米管薄膜/热塑性高分子结合层。使用微波加热法合成了超顺排碳纳米管薄膜/热塑性高分子结合层。相比于传统的电学加热方法，用微波照射对超顺排碳纳米管薄膜进行加热是一种更高效率制备复合材料的方式。微波加热下的碳纳米管薄膜通过有效的热传导机制形成碳纳米管/聚乙烯复合表面涂层。高分子能在碳纳米管管壁间有效填充，使得复合薄膜表面强度大幅提高。将碳纳米管薄膜铺展在预先设计好的隔离层上，可限制其在指定范围内与高分子基底接触。微波照射之下，选定区域内的碳纳米管通过良好的热传导机制与高分子衬底熔合，在柔性高分子衬底上形成轮廓边界清晰可辨的碳纳米管复合层，能够作为微电子机械系统中的加热阵列以及柔性电路板中的各向异性导电通路。
图2碳纳米管/聚乙烯复合表面防静电涂层和透明加热器
基于超顺排碳纳米管薄膜的超可拉伸导体材料。利用预拉伸的弹性高分子材料聚二甲基硅氧烷（PDMS）作为基底与多层碳纳米管薄膜进行复合，卸载后碳纳米管薄膜经历了压缩过程，在高分子基底表面形成了碳纳米管薄膜的波浪状的起伏结构。这种超顺排碳纳米管/PDMS复合导体具有极佳的形变耐受能力和耐用性。单向超顺排碳纳米管薄膜/PDMS复合导体在承受高达200%的拉伸时，电阻只增加4.1%，在承受高达200%的拉伸时，电阻只增加4.1%。同时该种导体经过150%形变量的10，000次循环拉伸，电阻只增加5%。SACNT/PDMS应变传感器可以在400％应变下承受5000次拉伸循环。SACNT/PDMS应变传感器高度透明，在550nm处具有80％的透射率。原位显微观察表明，SACNT薄膜的表面形貌在拉伸和释放过程中呈现出可逆变化，因此在加载-卸载循环之后，其电导率能够完全恢复到原始值。SACNT/PDMS应变传感器具有检测范围宽，响应速度快，蠕变小，透明度好，耐用性好等优点，在可穿戴设备中具有很大的潜力，可以在不影响设备外观的情况下监测快速和大范围的运动。
图3应变传感器对不同手势和不同弯曲程度的响应
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