自1991年被Iijima首次报道以来,碳纳米管(CNTs)凭借其轻质、超高长径比结构特点以及优异的力学、电学、热学性能,在诸多纳米技术领域获得了广泛而深入的研究。然而,由于巨大的比表面积,直接合成的CNT在范德华力作用下极易集结成束(bundles)；另外,由于表面光滑、化学惰性,CNT很难均匀稳定地分散于水或一般有机溶剂中,所有这些因素都极大地限制了CNT的理论研究和进一步实践应用。
　　基于此背景，本研究开展了将烷基季铵盐结构化学接枝到单壁碳纳米管(SWNT)表面以获取水溶性碳纳米管的研究工作。FTIR和1H-NMR表征结果显示，烷基季铵盐结构已成功键接到SWNT表面。随后的定性观察表明，改性SWNT不仅具有良好的水溶性，而且其水分散液具有很高的存放稳定性—室温下能够稳定存放至少1个月；定量测试结果揭示，改性SWNT在纯水中的饱和浓度可达111 mg.L-1，且在较宽的PH范围内(4.0-11.2)，都具有较好的溶解性，尤其在弱碱性溶液中，其饱和浓度较纯水更高。为进一步探索该水溶性SWNT的应用，本研究选用聚乙烯醇(PVA)为基体树脂制备了PVA/SWNT复合材料。研究结果显示，改性SWNT能够显著提高PVA薄膜的拉伸性能，在最佳用量(1.Owt％ SWNT)条件下，复合材料薄膜的拉伸强度和杨氏模量相对纯PVA薄膜分别提高了38％和56％。分析原因，主要在于：1)改性SWNT能够均匀分散于PVA基体中(由扫描电子显微镜(SEM)观测结果给以证实)，形成的三维网络确保了外界载荷的有效传递；2)均匀分散的SWNT能够显著提升其与基体树脂间的界面接触面积，从而提高两者间的界面相互作用。此外，复合材料薄膜还表现出了较好的光学透明性。