尽管碳纳米管尺寸小，结构简单，但碳纳米管(基本上是石墨烯片卷成稻草)具有各种潜在有用的特性。尽管如此，尽管他们的承诺越来越大，但是如何完全实现这一承诺却被证明是一个谜。

　　为了消除某些神秘色彩，美国国家标准技术研究院(NIST)，麻省理工学院和马里兰大学的研究人员开发了尖端的图像采集和处理技术，以绘制纳米级结构的图。 3-D复合材料内部的碳纳米管。纳米管在材料中的确切分布方式在其总体性能中起着重要作用。新数据将帮助研究人员研究复合材料，以建立和测试具有多种热，电和机械特性的材料的真实计算机模型。

　　他们的研究发表在ACS Nano上。

　　碳纤维复合材料通常因其高强度和低重量而备受推崇，碳纳米管(CNT)复合材料(或纳米复合材料)具有越来越多的碳丝，它们有望实现高强度以及其他特性，例如导电能力热和电。

　　但是，根据NIST研究人员Alex Liddle的说法，虽然研究人员以前可以可靠地测量纳米复合材料的体积特性，但他们不知道为什么复合材料的各种配方具有不同的性能。

　　Liddle说：“弄清这些材料为何具有它们所具有的特性，需要对其复杂的3-D结构进行详细，定量的了解。” “我们不仅需要知道纳米管的浓度，还需要知道它们的形状和位置，并将其与材料的特性联系起来。”

　　但是，看到碳纳米管在复合材料中的排列很难，因为它们被大多数为碳原子的环氧树脂所包围。即使使用复杂的探头，对比度仍然太低，以至于软件图像处理器无法轻松地将它们挑选出来。

　　在这样的研​​究环境中，您会求助于像NIST的Bharath Natarajan这样的研究生和博士后，因为人类通常是出色的图像处理器。但是在图像中标记成千上万的碳纳米管非常无聊，因此Natarajan设计了一种图像处理算法，可以尽可能地将CNT与环氧树脂区别开。它得到了回报。

　　根据Liddle的说法，CNT伸直时可以充分发挥其强度，导热和导电性的潜力，但是...

　　Liddle说：“将CNT悬浮在环氧树脂中时，它们会散开，捆扎并扭曲成不同的形状。” “我们的分析表明，碳纳米管的好处随着浓度的增加呈非线性增长。随着浓度的增加，碳纳米管开始接触，交点数量增加，从而增加了它们的电导率和导热率，以及物理接触使它们彼此一致，从而使它们变直，从而增加了材料的强度。”

　　增加CNT的浓度会增强性能这一事实并不特别令人惊讶，但是现在研究人员知道这会如何影响材料的性能，以及为什么早期的纳米复合材料性能模型始终无法与它们的实际性能相匹配。

　　里德尔说：“就这类材料而言，我们实际上只看到了冰山一角。” “其他研究人员可以通过各种方式对数据进行切片和切块，以建模并最终制造用于热管理，机械加固，能量存储，药物运输和其他用途的最佳材料。”

　　这项工作部分是在NIST的纳米级科学技术中心(CNST)上进行的，该中心是供工业界，学术界和政府研究人员使用的国家级用户设施。