本发明属于复合材料光学技术领域,公开了一种复合薄膜的制备方法及应用。本发明提供的复合薄膜主要包括聚合物和碳纳米管;将碳纳米管进行表面修饰;将聚合物,修饰后的碳纳米管,溶剂混合均匀得混合溶液;通过静电纺丝法得到取向聚合物/碳纳米管复合纤维膜;将干燥后的复合纤维膜通过溶剂退火定型成膜,再经过拉伸二次取向即得产品。本发明的取向碳纳米管复合薄膜,可选择的原料种类繁多,工艺简单,可大规模制备,因此在液晶显示及成像等领域具有非常好的应用前景。