碳纳米管纤维因其优异的力学和电学性能,受到国内外研究者的广泛关注。本文采用浮动催化化学气相沉积直接纺丝法制备碳纳米管纤维,通过热力学分析和生长机理分析,探究碳纳米管纤维的形成机理;采用不同催化体系制备碳纳米管纤维,分析进样速率、C/Fe摩尔比和氯化铁添加量对碳纳米管形貌和纯度的影响;并在此基础上探索其作为复合导电弹性体的电学性能。得到以下结论:探究碳纳米管的形核生长机理以及碳纳米管纤维的形成机理。对反应原料高温裂解过程进行热力学分析,分析结果表明高温裂解后气相碳源为CO。经实验结果观察分析,碳纳米管纤维形成过程可分为三部分:（1）碳原子渗入原料汽化裂解形成的液相铁纳米催化粒子中,即碳纳米管形核过程;（2）碳原子在催化剂粒子中因浓度差而扩散析出,即碳纳米管生长过程;（3）一定长度的碳纳米管沉积在刚玉管内壁,在气流作用下飘浮在刚玉管内并继续生长,碳纳米管彼此间因范德华力作用自组装成为宏观体,即碳纳米管纤维形成过程。针对碳纳米管纤维形成过程,提出“沉积-飘浮-自组装”（Deposition-float-assembly,D-F-A）形成机理。探究二茂铁催化体系中原料进样速率、原料C/Fe摩尔比对产物形貌和纯度的影响。结果表明当进样速率为30 mL/h、原料C/Fe摩尔比为523时,可获得稳定生长的碳纳米管纤维。以二茂铁催化生长碳纳米管纤维时,存在催化剂沉降现象。为此引入氯化铁,与二茂铁共催化碳纳米管纤维生长。研究该催化体系下,碳纳米管的形核生长机理和不同氯化铁添加量对其的影响。结果表明:当氯化铁添加量为0.1 mL时,能够得到纯度高达97.64%的碳纳米管纤维;在共催化体系中,经高温裂解后得到Fe,并与C反应得到Fe₃C,此时C会溶解渗入铁的金属相中,并从金属相中析出生成石墨层,从而达到催化碳纳米管形核生长的作用。制备并研究了碳纳米管纤维/聚二甲基硅氧烷复合导电弹性体的力学和电学性能。测试结果表明:该复合导电弹性体最大拉伸应力可达0.25 MPa,最大拉伸形变量为48.9%;未拉伸时其电阻值为0.228 kΩ且对应变响应灵敏,在6%形变条件下循环拉伸180多次后的回复性良好;在拉伸10-25%范围内能够保持电阻值不变,在柔性导线领域有广阔的应用前景。综上,采用浮动催化化学气相沉积法制备了碳纳米管纤维,提出了碳纳米管纤维D-F-A形成机理,制备了碳纳米管纤维/聚二甲基硅氧烷复合导电弹性体,并探讨该复合弹性体优异的力学性能和电学性能,研究对于今后碳纳米管纤维的连续纺丝、碳纳米管纤维复合材料的应用具有指导意义。