多壁碳纳米管（MWCNT）是碳纳米管的一种特殊形式，其中多个单壁碳纳米管嵌套在另一个中。尽管多壁碳纳米管仍然被归类为碳的一维形式，但在单壁和双壁碳纳米管中可以看到不寻常的特性。

多壁碳纳米管的潜在应用如下：

      大多数便携式电子设备使用可充电锂离子电池。当锂离子在两个电极之间移动时，这些电池会释放电荷，其中一个是石墨，另一个是金属氧化物。事实证明，通过用多壁碳纳米管代替石墨，可以使存储容量加倍。

      由碳纳米管制成的电极可以比非晶碳电极薄十倍、轻十倍，而且其电导率高出一千倍以上。在某些情况下，例如电动汽车，减轻重量可以显着降低电池功率需求。多壁碳纳米管用于超级电容器，产生的功率密度为30kw/kg（而商用设备的功率密度为4kw/kg）。这些超级电容器可以大大减少笔记本电脑和手机等设备的充电时间。

      太阳能电池由100米高的塔组成，塔是用铁涂层硅片上生长的多壁碳纳米管建造的。每片土地上都有40000座这样的塔；每座塔都是数百万个垂直排列的多壁碳纳米管的阵列。这些单元吸收更多的光，因为它反射在塔的侧面。与在太阳处于90°时具有最大效率的典型太阳能电池不同，这些电池在45°处有两个峰值，并以相对较高的效率运行一天中的大部分时间都是这样。这使得它们特别适合太空应用，因为它消除了将细胞定向到太阳的机械装置的需要。

      晶体管构成了现代集成电路的基础，充当数字开关。碳纳米管的替代配置导致存在缺陷，从而允许多壁纳米管充当晶体管。已经预测了基于单电子尺寸纳米管的开关，但最初，类低温温度被初步降低。

      多壁纳米管最重要的潜在应用之一被认为是在纳米电子领域。这是因为MWCNT具有高导电性。多壁纳米管串是已知导电性强的碳纤维。碳纳米管的替代配置可能导致所得材料成为半导体，例如硅。纳米管的电导率基于手性程度，即实际纳米管直径的扭转程度和尺寸，这会导致纳米管的电导率降低。确实非常导电或不导电的管（使其适合作为半导体的基础） 。

      原型阵列可寻址二极管平板监视器是使用多壁碳纳米管作为电子发射源制造的。阴极玻璃板上有纳米管环氧树脂条，阳极板上有磷涂层氧化铟锡 (ITO) 条。像素形成于阴极和阳极带的交叉点，如图所示，阴极-阳极间隙距离为30μm，需要230V电压才能获得触发发射所需的发射电流密度。二极管显示。该器件采用半压断压方案运行。±150V的脉冲分别在阳极和阴极带之间交替，以产生图像。场发射屏由三星制造，阴极为MWCNT带，阳极上为磷涂层ITO带，垂直旋转阴极带。将通过电弧放电方法合成的多壁碳纳米管分散在异丙醇中，然后与有机硝化纤维混合物混合。

      纳米管之所以特殊，是因为它们具有小尺寸、光滑的表面拓扑结构和完美的表面特殊性，只有基底石墨平面才具有这种特性。碳电极的电子传输速率最终决定燃料电池的效率，这取决于几个因素，例如电极上使用的碳材料的结构和形态。催化生长碳纳米纤维的特性对于高功率电化学电容器来说是理想的。