以富勒烯、石墨烯和碳納米管為主的碳納米材料，是本世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ男滦筒牧稀Ａ钊蓑湴恋氖�，我國碳納米材料研究起步較早，憑借一批頗具影響力的科研創(chuàng)新成果，贏得該領(lǐng)域國際話語權(quán)。
材料家族不斷壯大
中科院化學(xué)所王春儒研究員介紹：“納米科學(xué)與技術(shù)的快速發(fā)展，在很大程度上得益于20世紀(jì)80年代以來發(fā)現(xiàn)的富勒烯、納米管等碳納米材料，以及近年來涌現(xiàn)的石墨烯、納米角、石墨炔等新材料。反過來，納米科技的發(fā)展也為碳納米材料提供著越來越便利的研究利器。二者相輔相成、共生共榮�！�
作為納米科研最重要、最活躍的領(lǐng)域之一，碳納米科技在經(jīng)歷上世紀(jì)90年代的高潮后，如今已進入較為成熟的研究階段，相關(guān)成果得以廣泛應(yīng)用。如今，富勒烯的形成機理已經(jīng)基本明確，在現(xiàn)代科技和高技術(shù)產(chǎn)業(yè)方面實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。其它碳納米材料如碳納米管、石墨烯等研究也如火如荼。
應(yīng)用研究攻關(guān)正酣
中科院福建物構(gòu)所洪茂椿院士稱：“納米技術(shù)的高速發(fā)展給催化劑材料研究帶來了新的機遇和挑戰(zhàn)。”他表示，假如碳納米催化材料能在化石資源的高效利用、節(jié)能減排研究中取得突破，將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟和社會效益。特別是在煤制乙二醇的工業(yè)化生產(chǎn)過程中,碳納米管復(fù)合金屬納米材料對于催化性能的提高效果顯著。
王春儒告訴記者，越來越多的富勒烯產(chǎn)品在生物醫(yī)學(xué)、日常生活以及工業(yè)上得到大范圍應(yīng)用；碳納米管在復(fù)合材料、光電材料方面獲得廣泛應(yīng)用；石墨烯在高強度復(fù)合材料、半導(dǎo)體器件中具有潛在應(yīng)用價值等。他強調(diào)：“今后在碳納米材料科研領(lǐng)域，應(yīng)更加注重應(yīng)用層面的研究�！�
碳納米材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用研究進展迅速，尤其是將其用于腫瘤的診斷和治療，已經(jīng)形成一個嶄新的前沿領(lǐng)域——腫瘤納米技術(shù)。中科院高能所趙宇亮教授指出：“已有研究表明，低劑量金屬富勒烯納米顆粒對肝癌和乳腺癌生長的抑制效果，遠好于目前臨床使用的抗腫瘤藥物，且無毒副作用。但是，如何利用或克服碳納米材料與生命過程相互作用所帶來的新生物效應(yīng)，是今后需要解決的難題�！�
結(jié)合碳納米材料的應(yīng)用空間與開發(fā)狀況，王春儒指出：“工業(yè)化生產(chǎn)是碳納米材料應(yīng)用研究的基礎(chǔ)，而目前其工業(yè)化生產(chǎn)問題還沒有完全解決�！彼J為，對于富勒烯納米材料而言，應(yīng)加強產(chǎn)業(yè)化研究，努力做到低成本、高產(chǎn)率地生產(chǎn)；對于碳納米管而言，應(yīng)加強高純度、少缺陷制備技術(shù)的探索；對于石墨烯類納米材料而言，則要攻克大規(guī)模制備的技術(shù)瓶頸。
后期開發(fā)鎖定七大重點
根據(jù)中科院金屬所成會明研究員的總結(jié)，碳納米材料開發(fā)應(yīng)該包括五個方向：發(fā)展新型碳納米材料及其結(jié)構(gòu)設(shè)計、性能預(yù)測和可控制備科學(xué)；建立碳納米材料精細結(jié)構(gòu)和物性的表征方法與技術(shù)；揭示碳納米材料結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系；開拓碳納米材料在清潔能源、納電子、航空航天、交通運輸?shù)阮I(lǐng)域的應(yīng)用；推動碳納米材料的科技發(fā)展和規(guī)模應(yīng)用。
王春儒補充指出，應(yīng)該注重研究不同種類碳納米材料間的相互轉(zhuǎn)化。譬如，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)石墨在高溫氦氣氛下可轉(zhuǎn)變?yōu)楦焕障�、納米管、石墨烯、納米角、納米蔥等，富勒烯在高溫條件下可以轉(zhuǎn)化成納米管，石墨、富勒烯和納米管在高溫、高壓條件下可以轉(zhuǎn)化為金剛石；金剛石在一定條件下可以形成納米管；納米管在酸性條件下則會轉(zhuǎn)變成石墨烯等。他表示：“這些材料之間的相互轉(zhuǎn)化，為深入理解進而可控制備碳納米材料提供了重要信息�！�
大連理工大學(xué)的邱介山教授則認為，功能性碳納米材料的低成本可控制備是國內(nèi)外關(guān)注的富有挑戰(zhàn)性的課題。他介紹了一種以廉價的煤炭為原料，實現(xiàn)特定結(jié)構(gòu)和性能的碳納米材料結(jié)構(gòu)調(diào)控的策略。實際上,以煤作為碳源制備碳納米材料的基本思路，就是利用過程工程技術(shù)手段，用煤炭中芳香性的基本結(jié)構(gòu)單元來構(gòu)筑功能性碳納米材料。這方面的探索，對于實現(xiàn)碳納米材料的低成本制備頗具意義。
材料家族不斷壯大
中科院化學(xué)所王春儒研究員介紹：“納米科學(xué)與技術(shù)的快速發(fā)展，在很大程度上得益于20世紀(jì)80年代以來發(fā)現(xiàn)的富勒烯、納米管等碳納米材料，以及近年來涌現(xiàn)的石墨烯、納米角、石墨炔等新材料。反過來，納米科技的發(fā)展也為碳納米材料提供著越來越便利的研究利器。二者相輔相成、共生共榮�！�
作為納米科研最重要、最活躍的領(lǐng)域之一，碳納米科技在經(jīng)歷上世紀(jì)90年代的高潮后，如今已進入較為成熟的研究階段，相關(guān)成果得以廣泛應(yīng)用。如今，富勒烯的形成機理已經(jīng)基本明確，在現(xiàn)代科技和高技術(shù)產(chǎn)業(yè)方面實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。其它碳納米材料如碳納米管、石墨烯等研究也如火如荼。
應(yīng)用研究攻關(guān)正酣
中科院福建物構(gòu)所洪茂椿院士稱：“納米技術(shù)的高速發(fā)展給催化劑材料研究帶來了新的機遇和挑戰(zhàn)。”他表示，假如碳納米催化材料能在化石資源的高效利用、節(jié)能減排研究中取得突破，將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟和社會效益。特別是在煤制乙二醇的工業(yè)化生產(chǎn)過程中,碳納米管復(fù)合金屬納米材料對于催化性能的提高效果顯著。
王春儒告訴記者，越來越多的富勒烯產(chǎn)品在生物醫(yī)學(xué)、日常生活以及工業(yè)上得到大范圍應(yīng)用；碳納米管在復(fù)合材料、光電材料方面獲得廣泛應(yīng)用；石墨烯在高強度復(fù)合材料、半導(dǎo)體器件中具有潛在應(yīng)用價值等。他強調(diào)：“今后在碳納米材料科研領(lǐng)域，應(yīng)更加注重應(yīng)用層面的研究�！�
碳納米材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用研究進展迅速，尤其是將其用于腫瘤的診斷和治療，已經(jīng)形成一個嶄新的前沿領(lǐng)域——腫瘤納米技術(shù)。中科院高能所趙宇亮教授指出：“已有研究表明，低劑量金屬富勒烯納米顆粒對肝癌和乳腺癌生長的抑制效果，遠好于目前臨床使用的抗腫瘤藥物，且無毒副作用。但是，如何利用或克服碳納米材料與生命過程相互作用所帶來的新生物效應(yīng)，是今后需要解決的難題�！�
結(jié)合碳納米材料的應(yīng)用空間與開發(fā)狀況，王春儒指出：“工業(yè)化生產(chǎn)是碳納米材料應(yīng)用研究的基礎(chǔ)，而目前其工業(yè)化生產(chǎn)問題還沒有完全解決�！彼J為，對于富勒烯納米材料而言，應(yīng)加強產(chǎn)業(yè)化研究，努力做到低成本、高產(chǎn)率地生產(chǎn)；對于碳納米管而言，應(yīng)加強高純度、少缺陷制備技術(shù)的探索；對于石墨烯類納米材料而言，則要攻克大規(guī)模制備的技術(shù)瓶頸。
后期開發(fā)鎖定七大重點
根據(jù)中科院金屬所成會明研究員的總結(jié)，碳納米材料開發(fā)應(yīng)該包括五個方向：發(fā)展新型碳納米材料及其結(jié)構(gòu)設(shè)計、性能預(yù)測和可控制備科學(xué)；建立碳納米材料精細結(jié)構(gòu)和物性的表征方法與技術(shù)；揭示碳納米材料結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系；開拓碳納米材料在清潔能源、納電子、航空航天、交通運輸?shù)阮I(lǐng)域的應(yīng)用；推動碳納米材料的科技發(fā)展和規(guī)模應(yīng)用。
王春儒補充指出，應(yīng)該注重研究不同種類碳納米材料間的相互轉(zhuǎn)化。譬如，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)石墨在高溫氦氣氛下可轉(zhuǎn)變?yōu)楦焕障�、納米管、石墨烯、納米角、納米蔥等，富勒烯在高溫條件下可以轉(zhuǎn)化成納米管，石墨、富勒烯和納米管在高溫、高壓條件下可以轉(zhuǎn)化為金剛石；金剛石在一定條件下可以形成納米管；納米管在酸性條件下則會轉(zhuǎn)變成石墨烯等。他表示：“這些材料之間的相互轉(zhuǎn)化，為深入理解進而可控制備碳納米材料提供了重要信息�！�
大連理工大學(xué)的邱介山教授則認為，功能性碳納米材料的低成本可控制備是國內(nèi)外關(guān)注的富有挑戰(zhàn)性的課題。他介紹了一種以廉價的煤炭為原料，實現(xiàn)特定結(jié)構(gòu)和性能的碳納米材料結(jié)構(gòu)調(diào)控的策略。實際上,以煤作為碳源制備碳納米材料的基本思路，就是利用過程工程技術(shù)手段，用煤炭中芳香性的基本結(jié)構(gòu)單元來構(gòu)筑功能性碳納米材料。這方面的探索，對于實現(xiàn)碳納米材料的低成本制備頗具意義。
