碳纳米管(CNTs)纤维具有优异的机械性能、导电性、导热性、可编织性、轻质、柔性等,具有广阔的应用前景。其中,由于单根碳纳米管的高理论强度,制备具有高强度的宏观碳纳米管纤维成为研究热点。然而目前所制备出的碳纳米管纤维的强度远低于单根碳纳米管,为得到高强度的碳纳米管纤维,已经使用了许多结构致密化方法处理,但纤维的强度仍受纤维内部弱的范德华力的限制。为获得高强度的碳纳米管纤维,使用聚合物粘合剂填充入碳纳米管之间提高管间作用进而获得高强度的纤维是一种可靠的方法,聚合物分子可以增大碳纳米管间的相互作用,而由于制备态的碳纳米管原子表面光滑,疏水,很难与聚合物充分浸润。因此,将表面改性和聚合物渗透相结合,对制备高强度的纤维具有十分重要的意义。本文中,采用化学气相沉积法制备碳纳米管薄膜,使用聚乙烯醇(PVA)作为聚合物粘合剂,在聚乙烯醇的水溶液加入少量硝酸,利用这种简单的方法制备出碳纳米管/聚乙烯醇复合纤维,硝酸的存在使聚乙烯醇很好的填充至碳纳米管之间,可以通过控制聚乙烯醇的浓度、纤维的扭转角度得到不同强度的碳纳米管/聚乙烯醇复合纤维,其中,当聚乙烯醇溶液浓度为1:100,扭转角度为22°时,制备出的复合纤维强度可达2 GPa,是原始碳纳米管纤维强度的2.33倍。复合纤维也具有良好的导电性,其电导率约为3.16×10~5 S/m,在高强纤维和可穿戴织物等领域具有广阔的应用前景。将碳纳米管/聚乙烯醇复合纤维进一步成型成螺旋结构,分别得到实心结构和空心结构的碳纳米管/聚乙烯醇复合螺旋纤维,并对其性能进行了研究。由于聚乙烯醇的水溶性,探索了实心结构复合螺旋纤维在致动器领域的应用,利用铜箔的重力作为拉力解开其螺旋结构,释放扭转,使得复合螺旋纤维能够提升自身重量850倍的重物并能够重复使用,其最大收缩应变可达47%。对于孔径为0.2 mm的空心结构复合螺旋纤维,拉伸应变高达600%,并且在0%-400%的拉伸过程中,电阻没有明显的变化,具有良好的拉伸性和电学稳定性,在氩气环境下500℃退火30分钟,可以使复合纤维在30%的应变循环下的残余应变降低至2%。