自然界中含碳元素的物質(zhì)占物質(zhì)總數(shù)的90%，不僅如此，近半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，在這個(gè)龐大的“碳氏”家族中，新型材料又異軍突起，成為科技創(chuàng)新領(lǐng)域的新亮點(diǎn)。

富勒烯

同學(xué)們對(duì)富勒烯或許感到陌生，但C60想必大家都知道。富勒烯指的是一類(lèi)物質(zhì)，任何由碳一種元素組成，以球狀、橢圓狀或管狀結(jié)構(gòu)存在的物質(zhì)，都可以被叫做富勒烯。富勒烯與石墨結(jié)構(gòu)類(lèi)似，但石墨的結(jié)構(gòu)中只有六元環(huán)，而富勒烯中可能存在五元環(huán)。1985年，美國(guó)科學(xué)家羅伯特·科爾等人制備出了C60。1989年，德國(guó)科學(xué)家哈夫曼和克拉策門(mén)的實(shí)驗(yàn)證實(shí)了C60的籠型結(jié)構(gòu)，從此富勒烯被科學(xué)界推向一個(gè)嶄新的研究階段。富勒烯的結(jié)構(gòu)和建筑師布克米尼斯特·富勒的代表作相似，所以被稱為富勒烯。其應(yīng)用領(lǐng)域包括：非線性光學(xué)器件、光導(dǎo)體、超導(dǎo)材料、護(hù)膚品、有機(jī)太陽(yáng)能電池、催化劑、抗癌藥物、CVD金剛石膜、高強(qiáng)度碳纖維、高能轟擊粒子等。

碳納米管

碳納米管，又名巴基管，是一種具有特殊結(jié)構(gòu)（徑向尺寸為納米量級(jí)，軸向尺寸為微米量級(jí)，管子兩端基本上都封口）的一維量子材料。碳納米管主要由呈六邊形排列的碳原子構(gòu)成數(shù)層到數(shù)十層的同軸圓管，層與層之間保持固定的距離，約0.34 nm，直徑一般為2 nm～20 nm。其應(yīng)用領(lǐng)域包括：納米復(fù)合材料、新能源、傳感器、超級(jí)電容器、場(chǎng)發(fā)射管等。

石墨烯

石墨烯是一種由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)的新材料，是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角形呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個(gè)碳原子厚度的二維材料。其應(yīng)用領(lǐng)域包括：光電顯示、半導(dǎo)體、觸摸屏、電子器件、儲(chǔ)能電池、顯示器、傳感器、航天、軍工、復(fù)合材料、生物醫(yī)藥等。自2004年英國(guó)曼徹斯特大學(xué)的安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫首次成功剝離熱解石墨并觀測(cè)到石墨烯以來(lái)，學(xué)界對(duì)于這種新型碳材料的研究熱度從未消退過(guò)，兩人也因此獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

碳?xì)饽z

2013年，浙江大學(xué)的科學(xué)家們研制出了一種超輕材料——“全碳?xì)饽z”。這種固態(tài)材料的密度僅每立方厘米0.16毫克，是空氣密度的六分之一，也是迄今為止世界上最輕的材料。其應(yīng)用領(lǐng)域包括：海水淡化、相變儲(chǔ)能保溫材料、催化載體、吸音材料、高效復(fù)合材料等。

納米金剛石

1987年，俄羅斯率先研究成功納米金剛石。納米金剛石不僅保留了金剛石的綜合優(yōu)異特性，而且還具有良好的生物兼容性；對(duì)雷達(dá)波、紅外紫外光有巨大的透射率和吸收率；其表面有許多羧基、烴基、羰基等官能團(tuán)，很容易同金屬、橡膠、塑料聚合物、織物表面緊密結(jié)合等等，從而為納米金剛石的應(yīng)用提供了技術(shù)基礎(chǔ)和發(fā)展空間。納米金剛石在形貌、硬度、粒度等方面的獨(dú)特性能和特殊的光、電、磁、熱性能，使其在電子、化工、軍事、醫(yī)療等領(lǐng)域中均具有廣闊的應(yīng)用前景。