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�。令人驕傲的是，我�?guó)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(guó)際話語(yǔ)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(lái)發(fā)現(xiàn)的富勒烯、納米管等碳納米材料，以及近年來(lái)涌現(xiàn)的石墨烯、納米角、石墨炔等新材料。反過(guò)來(lái)，納米科技的發(fā)展也為碳納米材料提供著越來(lái)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(jìn)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(jī)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(shí)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(chēng)：“納米技術(shù)的高速發(fā)展給催化劑材料研究帶來(lái)了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)�！彼硎�，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(jì)和社會(huì)效益。特別是在煤制乙二醇的工業(yè)化生產(chǎn)過(guò)程中,碳納米管復(fù)合金屬納米材料對(duì)于催化性能的提高效果顯著。
王春儒告訴記者，越來(lái)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(qiáng)度復(fù)合材料、半導(dǎo)體器件中具有潛在應(yīng)用價(jià)值等。他強(qiáng)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(jìn)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(gè)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(duì)肝癌和乳腺癌生長(zhǎng)的抑制效果，遠(yuǎn)好于目前臨床使用的抗腫瘤藥物，且無(wú)毒副作用。但是，如何利用或克服碳納米材料與生命過(guò)程相互作用所帶來(lái)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(kāi)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(wèn)題還沒(méi)有完全解決�！彼J(rèn)為，對(duì)于富勒烯納米材料而言，應(yīng)加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)化研究，努力做到低成本、高產(chǎn)率地生產(chǎn)；對(duì)于碳納米管而言，應(yīng)加強(qiáng)高純度、少缺陷制備技術(shù)的探索；對(duì)于石墨烯類(lèi)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(kāi)發(fā)鎖定七大重點(diǎn)
根據(jù)中科院金屬所成會(huì)明研究員的總結(jié)，碳納米材料開(kāi)發(fā)應(yīng)該包括五個(gè)方向：發(fā)展新型碳納米材料及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、性能預(yù)測(cè)和可控制備科學(xué)；建立碳納米材料精細(xì)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(kāi)拓碳納米材料在清潔能源、納電子、航空航天、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域的應(yīng)用；推動(dòng)碳納米材料的科技發(fā)展和規(guī)模應(yīng)用。
王春儒補(bǔ)充指出，應(yīng)該注重研究不同種類(lèi)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(huì)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(jìn)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(rèn)為，功能性碳納米材料的低成本可控制備是國(guó)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(jià)的煤炭為原料，實(shí)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(shí)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(guò)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(lái)構(gòu)筑功能性碳納米材料。這方面的探索，對(duì)于實(shí)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(lái)發(fā)現(xiàn)的富勒烯、納米管等碳納米材料，以及近年來(lái)涌現(xiàn)的石墨烯、納米角、石墨炔等新材料。反過(guò)來(lái)，納米科技的發(fā)展也為碳納米材料提供著越來(lái)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(jìn)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(jī)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(shí)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(chēng)：“納米技術(shù)的高速發(fā)展給催化劑材料研究帶來(lái)了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)�！彼硎�，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(jì)和社會(huì)效益。特別是在煤制乙二醇的工業(yè)化生產(chǎn)過(guò)程中,碳納米管復(fù)合金屬納米材料對(duì)于催化性能的提高效果顯著。
王春儒告訴記者，越來(lái)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(qiáng)度復(fù)合材料、半導(dǎo)體器件中具有潛在應(yīng)用價(jià)值等。他強(qiáng)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(jìn)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(gè)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(duì)肝癌和乳腺癌生長(zhǎng)的抑制效果，遠(yuǎn)好于目前臨床使用的抗腫瘤藥物，且無(wú)毒副作用。但是，如何利用或克服碳納米材料與生命過(guò)程相互作用所帶來(lái)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(kāi)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(wèn)題還沒(méi)有完全解決�！彼J(rèn)為，對(duì)于富勒烯納米材料而言，應(yīng)加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)化研究，努力做到低成本、高產(chǎn)率地生產(chǎn)；對(duì)于碳納米管而言，應(yīng)加強(qiáng)高純度、少缺陷制備技術(shù)的探索；對(duì)于石墨烯類(lèi)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(kāi)發(fā)鎖定七大重點(diǎn)
根據(jù)中科院金屬所成會(huì)明研究員的總結(jié)，碳納米材料開(kāi)發(fā)應(yīng)該包括五個(gè)方向：發(fā)展新型碳納米材料及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、性能預(yù)測(cè)和可控制備科學(xué)；建立碳納米材料精細(xì)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(kāi)拓碳納米材料在清潔能源、納電子、航空航天、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域的應(yīng)用；推動(dòng)碳納米材料的科技發(fā)展和規(guī)模應(yīng)用。
王春儒補(bǔ)充指出，應(yīng)該注重研究不同種類(lèi)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(huì)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(jìn)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(rèn)為，功能性碳納米材料的低成本可控制備是國(guó)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(jià)的煤炭為原料，實(shí)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(shí)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(guò)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(lái)構(gòu)筑功能性碳納米材料。這方面的探索，對(duì)于實(shí)現(xiàn)碳納米材料的低成本制備頗具意義。
