自碳纳米管(CNT)被发现以来，以其独特的结构和优异的性能成为新材料研究的热点。单根碳纳米管的强度和模量是目前材料中最高的，但是，要充分发挥碳纳米管的作用需将其制备成宏观材料。碳纳米管纤维全部由CNT组成，是一种理想的高强轻质、导热导电性好的材料。当前由CNT形成的宏观纤维，其内部CNT靠较弱的范德华力结合，结构松散易滑移，且CNT首尾接触点存在较多缺陷，导致CNT纤维还远没有发挥其应有的优势。因此，在不对CNT的本体造成明显破坏的前提下，如何引入稳定有效的联接，使单根碳管的优异性能在纤维连续体中得到发挥，对制备高性能的碳纳米管纤维具有重要的意义，也是碳纳米管纤维基础研究和走向实际应用的重要前提和条件。　　目前，CNT纤维增强的方法主要有高温热处理、荷能粒子束辐照焊接、溶剂浸润、热塑/固聚合物浸润等，这些方法各有利弊。生物分子广泛存在于自然界，生物胶在不同尺度不同环境下对界面发挥着重大作用。本论文主要选择生物分子，如壳聚糖、牛血清蛋白等，针对CNT纤维增强进行研究，并关注其功能性开发。主要研究内容及结论如下:　　(1)碳纳米管纤维的制备工艺与参数控制。介绍并比较了三代纺丝设备的优缺点。研究了纤维直径和捻度对纤维力学的影响，纤维的力学性能随直径的变化呈现先增加后减小的变化规律，三种设备制备纤维最佳的直径分别为:7～8μm、9μm、14～16μm;碳纳米管纤维的其中一个最佳捻度范围为15°到20°，三种设备常用的H=vd/vt分别为:0.19 mm/r、0.16 mm/r、0.14 mm/r。　　(2)壳聚糖增强碳纳米管纤维性能研究。通过对壳聚糖进行降解，分子量从4×105 g·mol-1降低到低于7.5×104 g·mol-1，将其浸润纤维，强度从0.926 GPa提高到1.81 GPa。用壳聚糖吸附铜离子或沉积硫化镉颗粒，赋予纤维特殊的功能性。　　(3)牛血清蛋白增强碳纳米管纤维性能研究。BSA浸润纤维与戊二醛交联后纤维直径变粗，主要原因是纤维表面覆盖多余的戊二醛交联产物及戊二醛进入纤维内部造成纤维膨胀。交联后纤维力学性能提高，载荷由70 mN提高到106 mN。