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碳纳米管的应用十分广泛，不仅应用于橡胶、工程塑料、合成树脂等复合材料上用于提高材料应力水平，还可用于导电材料，电磁屏蔽材料，锂电池、燃料电池、胶体铅酸电池的电极改性，以及新型高速光电传感器。
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碳纳米管气体传感器具有灵敏度高、响应速度快、尺寸小和能在室温下工作等诸多优点,是一种很有前景的气体传感器。然而本征碳纳米管气体传感器只对少数几种气体如NH3、O2、NO2和SO2敏感,检测范围有限;而且这类传感器的检测灵敏度和选择性也有待提高。研究表明对碳纳米管进行改性可以克服这些缺陷。目前已有的改性方法主要包括对碳纳米管表面有机修饰、对碳纳米管掺入无机杂原子以及径向力学变形等。

碳纳米管是中空的，属于纳米级别的，肉眼看不见，有单壁和多壁不同层数的，而炭纤维是微米级别的，比头发丝细但是肉眼肯见，都是碳材料家族的成员。