“碳氏”家族新材料

自然界中含碳元素的物质占物质总数的90%，不仅如此，近半个世纪以来，在这个庞大的“碳氏”家族中，新型材料又异军突起，成为科技创新领域的新亮点。

富勒烯

同学们对富勒烯或许感到陌生，但C60想必大家都知道。富勒烯指的是一类物质，任何由碳一种元素组成，以球状、椭圆状或管状结构存在的物质，都可以被叫做富勒烯。富勒烯与石墨结构类似，但石墨的结构中只有六元环，而富勒烯中可能存在五元环。1985年，美国科学家罗伯特·科尔等人制备出了C60。1989年，德国科学家哈夫曼和克拉策门的实验证实了C60的笼型结构，从此富勒烯被科学界推向一个崭新的研究阶段。富勒烯的结构和建筑师布克米尼斯特·富勒的代表作相似，所以被称为富勒烯。其应用领域包括：非线性光学器件、光导体、超导材料、护肤品、有机太阳能电池、催化剂、抗癌药物、CVD金刚石膜、高强度碳纤维、高能轰击粒子等。

碳纳米管

碳纳米管，又名巴基管，是一种具有特殊结构（径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级，管子两端基本上都封口）的一维量子材料。碳纳米管主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管，层与层之间保持固定的距离，约0.34 nm，直径一般为2 nm～20 nm。其应用领域包括：纳米复合材料、新能源、传感器、超级电容器、场发射管等。

石墨烯

石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角形呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。其应用领域包括：光电显示、半导体、触摸屏、电子器件、储能电池、显示器、传感器、航天、军工、复合材料、生物医药等。自2004年英国曼彻斯特大学的安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫首次成功剥离热解石墨并观测到石墨烯以来，学界对于这种新型碳材料的研究热度从未消退过，两人也因此获得2010年诺贝尔物理学奖。

碳气凝胶

2013年，浙江大学的科学家们研制出了一种超轻材料——“全碳气凝胶”。这种固态材料的密度仅每立方厘米0.16毫克，是空气密度的六分之一，也是迄今为止世界上最轻的材料。其应用领域包括：海水淡化、相变储能保温材料、催化载体、吸音材料、高效复合材料等。

纳米金刚石

1987年，俄罗斯率先研究成功纳米金刚石。纳米金刚石不仅保留了金刚石的综合优异特性，而且还具有良好的生物兼容性；对雷达波、红外紫外光有巨大的透射率和吸收率；其表面有许多羧基、烃基、羰基等官能团，很容易同金属、橡胶、塑料聚合物、织物表面紧密结合等等，从而为纳米金刚石的应用提供了技术基础和发展空间。纳米金刚石在形貌、硬度、粒度等方面的独特性能和特殊的光、电、磁、热性能，使其在电子、化工、军事、医疗等领域中均具有广阔的应用前景。