本发明属于高性能摩擦材料技术领域，具体为一种高度取向碳纳米管/聚合物复合膜材料及其制备方法。本发明先从可纺碳纳米管阵列中得到取向的碳纳米管栅，然后通过旋涂法将聚合物与碳纳米管栅复合，得到一面碳纳米管侧壁裸露于空气中的复合膜材料。这种特殊结构的膜材料能够充分发挥碳纳米管一维结构的特点，体现出摩擦性能的各向异性。微摩擦研究结果表明，垂直于复合膜中碳纳米管取向方向的摩擦系数是平行方向的近两倍。此外，该复合膜材料还兼有优异的导电性、力学强度、热稳定性且制备方法简单，有望作为一种高性能结构材料在航空航天、汽车船舶等诸多领域得到广泛应用。