本文以自制的绳状单壁、双壁和多壁纳米碳管(纳米碳管绳)为测试对象,系统研究了纳米碳管材料的场发射性能,并对样品长度、样品-阳极距离、样品-阳极夹角、系统真空度等测试参数对纳米碳管绳场发射性能的影响进行了研究分析.同时,采用纳米碳管绳场发射材料制作了原理型场发射电子枪及逻辑门器件.在自行设计、组装场发射性能专用测试设备基础上,发展出适用于纳米碳管绳场发射材料的测试过程和评价方法.研究发现场发射开启电场和阈值随单壁纳米碳管绳长度减小而不断升高,相应场增强因子(β)则逐渐减小.宏观长度绳状多壁和双壁纳米碳管材料也表现出与单壁纳米碳管绳相近的开启电场和阈值.在超高真空条件(2.0×10<-7>Pa)下,多壁纳米碳管场发射电流随时间延长而上升;在高真空(1.0×10<-4>Pa)下,场发射电流则先升后降.采用纳米碳管绳场发射材料,设计、装配了两种类型的原理型电子枪,发现样品场发射性能的有效利用率与加压阳极的方式有关.利用纳米碳管绳场发射材料的电动机械性能,设计、装配了场发射逻辑门开关,采用场发射电流的实现作为逻辑值,通过样品对加压阳极的择向挠曲变形产生逻辑量的改变.