碳纳米管以其高强度和高模量而闻名，这使其成为复合材料的填充材料。许多研究表明碳纳米管在电纺纳米纤维中显示良好的排列。作为一种方法，形成纤维的静电纺丝涉及在单一方向上拉伸流体，溶液中的任何固体分散体将以同样的方向被拉伸。由于流体的限制和由拉伸流体施加的粘弹性力，大于拉伸溶液直径的固体将被迫沿着拉伸流体的长度排列。具有主轴的固体也被迫在与拉伸力相同的方向上对准主轴。

　　有几个因素影响碳纳米管在纳米纤维中的机械增强效应。这些因素包括分散、碳纳米管与其基质之间的界面粘附和碳纳米管的纵横比。

　　为了获得最大的机械强化，增强填料的分散是至关重要的。填料材料分散不好和聚集常常导致机械强度的恶化。为了确保碳纳米管在溶液混合物中的均匀分布，通常在静电纺丝之前超声处理以分散碳纳米管。其他添加剂也可以被添加以帮助碳纳米管的分散。即使如此，在聚集之前可以添加有限量的碳纳米管。Jeong等人（2007）发现多壁碳纳米管（MWCNT）在聚乙烯醇（PVA）电纺纳米纤维中的浓度低于2.5 wt％时，分散是良好。高于这个浓度，纳米纤维的表面上开始出现凹口、隆起和珠子。拉伸强度的峰值在1wt％ MWCNT，模量的峰值在 2.5wt％ MWCNT。随着MWCNT增加到低于纯PVA纳米纤维的水平，拉伸强度开始显着下降。

　　为了改善碳纳米管与其基体之间的界面粘附，碳纳米管的表面可以被官能化。 Sen等人（2004）比较了负载制备的单壁碳纳米管（AS-SWCNT）和酯官能化的SWCNT（EST-SWCNT）的电纺聚苯乙烯（PS）和聚氨酯（PU）膜的机械性能。与AS-SWCNT和纯聚氨酯膜相比，PU-EST-SWCNT具有最高的拉伸强度和模量，这表明SWCNT的酯官能化有益于改善界面强度。官能化的类型取决于碳纳米管将要使用的聚合物基质。对于聚丙烯腈（PAN），Eren等人（2014）使用胺官能化的多壁碳纳米管（MWCNT）。PAN上胺基和腈基之间的强π-π相互作用可产生更好的键合强度，这在1％MWCNT负载下得到证实，PAN纳米纤维中的官能化MWCNT的拉伸强度为2.41 N/mm2，大于PAN纳米纤维中的非官能化MWCNT（2.18 N/mm2）。在3％的较高MWCNT负载下，拉伸强度和模量降低。

　　对圆柱形增强材料的研究表明，填料的纵横比对从基体到填料的应力传递有显著的影响。尽管这已经在较大的复合材料中被广泛研究，但对电纺纳米纤维中的碳纳米管的研究很少。 Wong等人（2009）的研究表明，当碳纳米管的纵横比的平均值达到36以上时，聚乙烯醇/多壁碳纳米管/木质素磺酸钠盐复合纳米纤维膜的弹性模量显著改善。