多壁碳納米管具有極高的機械強度、獨特的金屬或半導體導電性、儲氫能力、吸附能力和較強的微波吸收能力，因此，被認為是“最佳纖維”的首選材料，在航天、航空、電子、機械等高新科技領域中具有廣闊的應用前景。因此目前制約碳納米管廣泛應用的主要問題是其分散性以及與基體材料的相容性問題，而解決這些問題的關鍵就是對碳納米管進行表面功能化。碳納米管的表面功能化就是在碳納米管表面引入功能性基團,從而增加其在溶劑或使用體系中的分散性和相容性。以下是常見的多壁碳納米管的表面功能化及其應用的介紹：

1. 羧基化（Carboxylation）：通過在多壁碳納米管表面引入羧基（-COOH）功能基團，可以增加其可溶性、分散性和與其他材料之間的相容性。羧基化的多壁碳納米管在催化劑載體、生物傳感器、藥物傳遞和制備功能性復合材料等領域具有廣泛的應用。

2. 羥基化（Hydroxylation）：將多壁碳納米管表面引入羥基（-OH）功能基團，可以改善其溶解性和與水相的相容性。羥基化的多壁碳納米管在生物醫學領域中被廣泛用于生物成像、藥物傳遞、細胞培養和組織工程等應用。

3. 氨基化（Amination）：通過引入氨基（-NH2）功能基團，多壁碳納米管的表面可以具有胺基化的特性。氨基化的多壁碳納米管在生物傳感器、催化劑催化、電催化和電子器件等領域具有廣泛的應用。

4. 鍍鎳（Nickelization）：將多壁碳納米管表面鍍覆一層鎳（Ni）納米顆粒，可以改善其導電性能和熱穩定性，使其在電子器件、傳感器和催化劑等領域具有更廣泛的應用。

5. 石墨化（Graphitization）：經過高溫處理，多壁碳納米管的結構可以轉變為更類似于石墨的形態，稱為石墨化多壁碳納米管。石墨化多壁碳納米管具有優異的導電性和力學性能，適用于導電材料、復合材料和超級電容器等領域。

總體而言，通過對多壁碳納米管進行表面功能化，可以賦予其更多的特性和功能，擴展其在材料科學、生物醫學、能源和電子器件等領域的應用潛力。這些功能化多壁碳納米管的應用將為各種領域的科學研究和工業創新提供新的可能性。