历经二十多年的发展，碳纳米管的应用已扩展到工程材料、能源、环境、电子材料等诸多领域。其中，纺丝碳纳米管阵列为加工制备基于碳纳米管的宏观体和透明导电薄膜提供了一种便捷的途径。本论文以纺丝碳纳米管阵列为前驱体，旨在通过对其生长行为和连续成膜机理的深入认识，实现取向碳纳米管薄膜的连续制备以及结构调控，并探索取向薄膜在高性能碳纳米管膜的组装以及光伏领域的应用。主要研究内容包括：　　⑴纺丝碳纳米管阵列的生长行为和结构调控方面:建立了阵列生长行为与纺丝性之间的关系。其中，随生长时间的延长，催化剂失活导致阵列根部碳纳米管堆积密度开始降低，取向变差。堆积密度低于某一数值后，阵列不可纺丝。通过调节缓冲层、碳源、生长压力，实现了对碳纳米管管径和壁数的调控。其中，氧化铝作为缓冲层可使乙炔体系中碳纳米管壁数由氧化硅作为缓冲层时的10±2降至5±2。乙烯作为碳源可进一步降低管壁数至2-4。采用离子束辅助沉积调控氧化铝缓冲层的粗糙度可实现含量90％以上的双壁可纺丝碳纳米管阵列。　　⑵阵列的连续成膜机理方面:结合阵列结构和密度、纺丝过程力的变化等因素，系统地阐述了可纺丝阵列连续成膜的机理。其中，碳纳米管以管束的形式按照顶底交替连接的方式拉出。阵列端部的束状结构和阵列堆积密度对连续成膜非常重要。阵列在高度方向上的堆积密度差异使得碳纳米管薄膜与阵列间的作用力由阵列顶部到底部逐渐减小。不同管束与阵列间的相互作用力的差异导致管束的运动方向以及其与阵列的接触位置随机分布，最终使得碳纳米管薄膜表观均匀。降低催化剂与阵列间的作用力可以提高连续成膜性。　　⑶超强柔性碳纳米管膜的制备方面:以从纺丝阵列中获得的取向碳纳米管薄膜为前驱体，采用简便的多层同方向卷绕工艺制备得到了力学性能优异，高导电的取向柔性碳纳米管膜。其中，取向膜的拉伸强度最高可达近2.0 GPa，模量大于90 GPa，力学性能远高于文献报道的纳米碳纸，比强度甚至高于钢，铝合金等一些金属材料。碳纳米管膜具有良好的抗弯折性，在上千次的弯曲弯折测试后，其结构和导电性能不发生明显变化。　　⑷光伏领域的应用方面:发展了简便高效制备碳纳米管—硅肖特基光伏器件的方法。相对同类型杂乱取向的碳纳米管薄膜，取向的碳纳米管利于形成高密度肖特基结，并可以为光生电荷提供有效的传输通道，进而使得器件的效率高达11％以上，且器件的批间性能差异较小。以取向碳纳米管薄膜做为支撑体，通过有机化学气相沉积的办法在薄膜表面上沉积二氧化钛，制备得到界面结合良好的碳纳米管—二氧化钛的核壳共轴复合薄膜。复合薄膜可自支撑并具有良好的导电性和柔性。它作为光电极时可不使用额外透明导电基底，并表现出较高的光电转换效率和稳定性。在复合薄膜经历数百次小曲率半径弯曲后，其输出的光电流仍能保持初始值的近90％。