自发现以来，碳纳米管因其独特的结构、奇特的物理、化学和机械性能以及潜在的应用前景而备受关注。碳纳米管(CNTs)是由NEC筑波研究所的饭岛纯雄(Sumio Iijima)于1991年首次发现的。由于其优异的电磁、力学、光学和热学性能，引起了人们的极大兴趣，并迅速成为继C60之后最热门的碳纳米材料。

碳纳米管在溶剂中分散性差，加工难度大，极大地限制了其应用，因此有必要通过表面改性来提高其溶解性和分散性。此外，还可以通过化学或物理方法在碳管表面复合其他功能基团或材料，制备多功能材料。因此，碳纳米管的功能化修饰是一个非常重要的研究领域。

物理修饰

通过物理方法使碳纳米管的晶格发生位移，内能增加。内能增加后，碳纳米管容易与介质发生反应。在机械力或磁力的作用下，活性炭纳米管表面与介质发生反应和吸附，从而达到表面改性的目的。

1高能机械研磨

碳纳米管的表面被涂覆或压在磨具上的磨粒以及磨具和工件在高压下的相对运动所修饰。这种方法在碳纳米管表面形成晶格缺陷或晶格畸变，从而获得高活性自由基，碳纳米管容易与其他材料发生反应。

缺点是在研磨过程中不易控制，容易造成碳纳米管长度过短，在形成晶格缺陷的同时失去原有碳纳米管的性能。

2高能球磨法

随着球磨机的旋转或振动，硬球会强烈冲击、研磨、搅拌碳纳米管，最终碳纳米管表面形成晶格缺陷而被改性。

缺点是样品中容易混入杂质和硬球成分，难以分离。

3超声波振荡法

利用超声波的高频声波产生振荡，使碳纳米管分散在介质中。碳纳米管在介质中的分散度直接影响碳纳米管的性能和应用效果。

化学修饰

化学方法用于引入官能团，如羧基、羟基、氨基等。官能团的引入使碳纳米管表面的化学性质发生显著变化，从而为后续反应提供修饰的活性位点。

1酸处理方法

利用碳纳米管的末端和弯曲处容易氧化断裂，同时转化为羧基和羟基的特性，用浓酸或稀酸处理碳纳米管，使其末端或弯曲处开口，引入羟基和羧基等官能团，如图所示，从而增加碳纳米管与溶质的亲和力，提高其在溶质中的分散性。

2偶联剂法

选择一端与碳纳米管结构相似，另一端与待复合材料结构相似的分子作为偶联剂，一端与碳纳米管牢固结合，另一端与待复合材料分子结合。这种修饰方法不会破坏碳纳米管的结构，因此可以得到结构完整的修饰碳纳米管。

化学镀方法

化学镀是一种在材料表面制备连续致密镀层的方法，近年来得到了广泛的研究和应用。具有操作方便、工艺简单、涂层均匀、孔隙率小、外观好的特点。由于它不需要外接电源，所以在所有可以蘸镀液的地方，包括微小的孔和盲孔，都可以获得均匀的镀层，因此它在碳纳米管上也具有优异的涂覆性能。

4高能射线照射法

高能射线是指离子束、电子束和γ射线；x射线包含高能射线。当这些高能射线击中碳纳米管时，它们轰击碳纳米管以撞击碳原子。碳原子留在晶格的间隙位置以产生间隙原子，在其原始平衡位置留下空位置。当轰击粒子的动能足够大时，会导致碰撞级联效应，无序结构增加。大部分空位和间隙原子可能相互复合，相互退火，但仍有少数原子作为间隙原子，导致进一步的晶格缺陷。辐射还可以引起碳原子的溅射，溅射的碳原子沉积在碳纳米管的外壁上，形成无定形的碳结构。

5原子转移自由基聚合

它是近年来发展迅速的一种活性聚合技术，具有重要的应用价值。它起源于有机化学中的原子转移自由基加成反应。利用该技术，可以将聚合物分子链接枝到碳纳米管表面，从而获得具有某些功能特性的碳纳米管。

三重法律修改

通常，单一的碳纳米管表面改性方法很难获得具有特定性能的改性碳纳米管，或者需要耗费大量的时间和财力，所获得的改性材料效果也不理想。如果将两种甚至更多种改性方法结合使用，利用每种改性方法获得的功能特性取长补短，可以获得多样化的、更稳定的改性效果。

上述改性方法可以改善碳纳米管的分散性能，提高其与基体材料的相容性，增强其相互作用。此外，表面修饰还可以赋予碳纳米管新的性质，实现碳纳米管的分子组装，获得各种性能优异的纳米材料，在分子电子学、纳米电子学和纳米生物分子方面有着广阔的应用前景。