1、 储氢材料
　　从90年代起，许多发达国家都制定了系统的氢能研究计划，其短期目标是氢燃料电池汽车的商业化。现在利用氢能的障碍是氢气的规模化存储和运输。按5人座的轿车行使500公里计算，需要3.1Kg的氢气，以正常的油箱体积计算，氢气的存储密度应有6.5wt%或 62Kg/m3，目前的储氢材料都不能满足这一要求。碳纳米管由于其管道结构及多壁碳管之间的类石墨层空隙，使其成为最有潜力的储氢材料，并是当前研究的热点，国外学者证明在室温和不到1bar的压力下，单壁碳管可以吸附氢气5-10wt%，有人认为在80K下，C/H比可达1/1（即8.25wt%）。有人认为多壁碳纳米管储氢可达14wt%。我们用NO反滴定法测定的多壁碳纳米管的储氢量在5wt%左右。目前，根据理论推算和近期反复验证，大家普遍认为可逆储/放氢量在5wt%左右，即使5wt%，也是迄今为止最好的储氢材料。己经证实，碱金属嵌入碳纳米管会极大地提高其储氢性能。
2、 场致发射
　　碳纳米管具有极好的场致电子发射性能，这一性能可用于制作平面显示装置取代体积大、重量重的阴极电子管技术。加州大学的研究人员证明碳纳米管具有稳定性好和抗离子轰击能力强等良好性能，可以在10-4Pa真空环境下工作，电流密度达到0.4A/cm3。将碳纳米管沉积在一种高分子膜的阵列上，制成的显示器，在200V的工作电压下工作了200小时，电流密度可达10-2A/cm3。目前，这一领域的研究已经接近产业化，日本已制出该类技术的彩色电视机样机，其图象分辨率是目前已知其它技术所不可能达到的,他们预言在2001年将该种电视机推向市场。将单壁碳纳米管在晶态金膜上组成阵列，可提供高达106A/cm3的电流密度。用碳纳米管制成的电子枪与传统的相比，不但具有在空气中稳定、易制作的特点，而且具有较低的工作电压和大的发射电流，适用于制造大的平面显示器。毫无疑问，显示器的效果和利润会牵引碳纳米管走向千家万户，并很快形成新的产业。
3、新型碳纤维材料及增强材料
　　碳纳米管由于纳米中空管及螺旋度的共同作用，具有极高的强度和理想的弹性，杨氏模量甚至可达1.3TPa，在内外层承受了16%的应变的情况下，碳纳米管没有断裂，证明其具有非凡的韧性和恢复能力。碳纳米管长径比在1万以上，强度比钢高100倍，但重量不及钢的1/6。
　　碳纳米管具有如此优秀的力学性能，是一种绝好的纤维材料，它的性能优于当前的任何纤维，它既具有碳纤维的固有性质，又具有金属材料的导电导热性，陶瓷材料的耐热耐蚀性，纺织纤维的柔软可编性，以及高分子材料的轻度易加工性，是一种一材多能和一材多用的功能材料和结构材料，可望应用于材料领域的多个方面。尤其在汽车、飞机及其它飞行器的制造上带来革命性的突破。
　　碳纳米管作为复合材料的纤维增强体表现出极好的强度、弹性、抗疲劳性以及各向同性。用激光合金化淬火工艺制出的碳纳米管/45#钢复合材料，硬度可达HRC69，抗磨性质比在同样的工艺条件下合成的石墨/45#钢复合材料提高40%。用碳纳米管做增强纤维的铜基复合材料其耐磨性远大于铜轴承。碳纳米管又具有石墨的润滑性和导电性，所以碳纳米管在摩擦技术方面一定有很大的前途，特别是在航空、航天领域里的特殊制造业上有无可比拟的优势。碳纳米管作为水泥系列材料的增强材料，在水泥中具有极高的稳定性，对环境也无不良影响。耐冲击性也得到了改善，制成的物件尺寸稳定，同时还防静电、耐磨耗。
4、用作超级电容器电极材料
　　碳纳米管结晶度高、导电性好、比表面积大、微孔大小可通过合成工艺加以控制，比表面利用率可达100%，具备理想的超级电容器电极材料的所有要求。
　　超级电容器（supercapacitor）又叫电化学电容器，双电层电容器，是一种新型的电容器，它的出现使得电容器的极限容量骤然上升了3-4个数量级，达到了千F/g级以上的大容量。由于双电层电容器的工原理是基于电极与电解液界面形成所谓的双电层的空间电荷层，在这种双电层中积蓄电荷，从而来实现储能之目的。它不同于传统意义上的电容器，类似于充电电池，但比传统的充电电池（镍氢电池和锂离子电池）具有更高的比功率和更长的循环寿命，其比功率可达到千瓦/kg数量级以上，循环寿命在万次以上（使用年限超过5年）。因此电化学super-capacitor在移动通讯、信息技术、电动汽车、航空航天和国防科技等方面具有极其重要和广阔的应用前景。大功率的超级电容器对于电动汽车的启动、加速和上坡行驶具有极其重要的意义，在汽车启动和爬坡时快速提供大电流及大功率电流，在正常行驶时由蓄电池快速充电；在刹车时快速存储发电机产生的大电流，这可减少电动车辆对蓄电池大电流充电的限制，大大延长蓄电池的使用寿命，提高电动汽车的实用性；对于燃料电池电动汽车的启动更是不可少的。若其容量能进一步提高，可望取代电池使用。鉴于电化学超级电容器的重要性，各工业发达国家都给予了高度重视，成为国家重点的战略研究和开发项目。如1996年欧共体制定了电动汽车超级电容器的发展计划（Development of Super-capacitor for Electric vehicle）；美国能源部（包括美国军方）也制定了相应的发展超级电容器的研究计划，其近期（1998-2000）的目标达到500W/Kg的比功率，2003年以后的目标是要达到1500W/Kg的比功率，循环使用寿命在10000次以上。目前一般用多孔炭作电极材料，不但微孔分布宽（对存储能量有贡献的孔不到30%），而且结晶度低，导电性差，导致容量小。碳纳米管的出现为超级电容器的开发提供了新机遇。