凡对应元素C及其相干的衍生词派生词均用“碳”,如碳元素，碳键，二氧化碳，渗碳等，而以含碳元素为主的其余物资和原料则用“炭”，如煤炭、焦炭、炭黑、炭纤维等。
碳基原料首要是指以碳为主体的原料。依照维度区分，碳基原料可分为零维、一维、二维和三维原料。此中，零维原料有碳量子点、富勒烯等；一维原料有碳纤维、碳纳米管、碳纳米线等；二维原料有石墨烯等；三维原料也称体原料，包罗各种平面的本征或复合系统。狭义上碳基原料不妨看作因此碳原子为骨架的原料系统，包罗金刚石、石墨等纯碳系统和碳化硅、高份子无机物等多原子系统。另外，今朝出现的碳基新原料，首要包罗特种石墨、纳米碳、多孔炭和储能炭原料等。
2021年，工信部将碳基原料归入“十四五”原原料产业相干成长计划bobty综合体育。提议实行关头短板原料攻关步履，采取“揭榜挂帅”“”等体例，撑持原料出产、利用企业结合科研单元，展开宽禁带半导体及显现原料、集成电路关头原料、生物基原料、碳基原料、生物医用原料等配合攻关。
今朝我国亟待霸占的“洽商”种类有三大类，一是碳纤维及其成品，如高机能聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维、黏胶基碳纤维、碳纤维预浸料、复合原料和碳纸等；二是特种石墨，如机器密封用石墨、抗烧蚀石墨、核石墨和高导热泡沫石墨等；三是功效炭原料，如中心相碳微球、电容炭、硬炭、硅炭、石墨烯导热膜和导电炭黑等。
碳基新原料高端产物仍处于财产化初始阶段，高强高模碳纤维、聚酰胺66等产物仍面对获国际商业和手艺壁垒。另外，关头制作设备也处于以引进为主、研制和仿造为辅的状况，高端剖析尝试装备更是根本依靠入口，存在工匠精力的业余工程手艺人材呈现断层。
培育一个老练的复合原料计划师最少必须10年，国际主要缺少有经历的相干计划职员，大部门人不领会原料强度、刚度计较的工程方式，获国际优势行的剖析和考证用的“积木式”（BBA-Builpeal Bhair Appcyprinid）方式，很罕见人详细把握复合原料毗连计划、疲惫经久性计划、毁伤容限计划、不变性计划、情况浸染及其防备计划、补缀计划等很多详细计划手艺和方法。
柴炭(burncombust)是木柴或木质质料颠末不完整熄灭，或在阻遏氛围的前提下热解，所残留的深褐色或玄色多孔固体燃料。使用炭的化学性子，作燃料和复原剂炼铜和炼铁。
使用炭的物感性子(导电、耐热、耐侵蚀、耐磨擦等)，用于炭砖、炼钢、炼铝等(电极、电刷、种种机器、化工用炭、原子反映堆用炭等)。
一向从此，西欧日等国度在高机能石墨原料手艺方面临我国实施严酷封闭，出口地到国际墟市的产物品种与数目也停止严酷掌握。
特种石墨与微电子及新闻手艺、新原料手艺、生物手艺、航空航天、原子能、低温原料等均有紧密亲密的关连。不妨说特种石墨深加工财产成长有了新的时机。从特种石墨种种手艺成长看，特种石墨将愈来愈被普遍利用到新动力汽车、航天航空、核电及等高新手艺范畴，成为支持高新手艺成长的主要计谋资本。
炭黑(copy bdemand，别名碳黑)，是一种无定形碳。轻、松而极细的玄色粉末，外表积十分大，规模从10⑶000m2/g，是含碳物资(煤、自然气、重油、燃料油等)在氛围缺乏的前提下经不完整熄灭或受热合成而得的产品。利用范畴：墨的质料、橡胶产业的轮胎、塑料、化装品等。
金刚石俗称“金刚钻”，也便是咱们常说的钻石的原身，它是一种由碳元素构成的矿物，是碳元素的同素异形骸。金刚石是天然界中自然存留的最坚固的物资。
机能：高热传导率，低热伸展系数，低磨擦系数，高硬度，在看来光和红外光下高通明性，高反射系数，化学和喷射性惰性。
利用范畴：珠宝金饰、切割对象、研磨料、倒霉情况中的热探头、喷射性检出仪、压力敏锐器、荧鲜明增器、光学窗、微型机器元件，和高密度、能量电子元件等。
线型碳是元素碳的一种新的同素异形骸，以sp杂化成键为特点，呈线型构造。研讨解释，线型碳在低温低密度的液体碳中存留。1968年，在前西德的Ries火山口的石墨片麻岩中出现微量的线型碳。厥后，又在陨石和世界粉尘中出现这类线型碳份子。
碳纤维(copy material，简称CF)，是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新式纤维原料，是由片状石墨微晶等无机纤维沿纤维轴向标的目的堆砌而成，经碳化及石墨化处置而获得的微晶石墨原料。
近几年，我国在碳纤维原丝的出产方面获得了较大的前进，然则与获国际进步前辈手艺程度之间的分歧仍是很较着的。譬喻，美日的碳纤维龙头企业所采取的干喷湿纺工艺，在国际仅中复神鹰在干喷湿纺工艺上获得了千吨级的冲破。美日的原丝出产已能到达T1100高强度碳纤维和M60J高模量这类程度，而国产碳纤维企业的产物还会合在T300、T400此类中低端产物上，可以或许批量化出产到达T700程度的比率并未几。
碳纤维中低端产物本钱居高不下，缺少获国际合作力。国产碳纤维高端产物缺少，T300/T700级碳纤维满意国防利用须要，T800、M40、M40J和M55J已冲破工程化制备手艺，更高机能的T1100G碳纤维、TORAYCAM40X碳纤维还处于追踪研发阶段；宇航级T300、T700级国产碳纤维价钱海外表1000元软妹币/kg之内，国际涵3000*000元软妹币/kg，缺少获国际合作力，是以真实存在合作力和可连续安康成长的碳纤维龙头财产还没有构成。
碳纤维树脂基复合原料制作工艺设备落伍，主动化水平低，大范围产业化出产成套工艺与设备研发才能缺乏。国际碳纤维树脂基复合原料构造利用以追踪替换为主，自立计划利用才能较弱，主动化成型工艺的利用比率缺乏20%。复合原料计划和工艺手艺落伍使复合原料机能割裂大、减重效力和制品率低、本钱高，已成为约束复合原料利用的凸起题目。
国际碳纤维树脂基复合原料利用程度与蓬勃国度也存留较着的分歧。海外研制的B78⑺A350等庞大客机复合原料用量到达了50%以上。国际研制的ARJ21干线%摆布，且大部门构件首要径直从海外入口预浸料制作出产，树脂基复合原料在庞大客机等民用航空范畴难以构成范围。计划方面还存留范例手册和应用软件开辟等题目。海外至极正视无机关的制定响应范例，譬喻各大飞机公司均有本人的《复合原料计划手册》，至于特地用于复合原料计划剖析应用软件的Sizer等应用软件的开辟和利用等。风电范畴，如风机叶片的计划，海外已大度利用进步前辈复合原料，成为碳纤维利用小户，但国际停顿迟缓，一个主要缘由是我国叶片可能是入口，不原始计划产权，自立计划时也不引进商供给的载荷数据手脚参照。
是第三代半导体原料之一，其介电击穿强度大略是硅的10倍，首要用于出产功率半导体器件，合用于低温、低压、高功率的场景。而碳基复合原料包罗碳纳米管、碳纤维、石墨烯等，存在较多优良的力学、电学和化学机能，将来首要利用于国防科技、卫星导航、景象形象监测、野生智能、疗养用具等范畴。
碳化硅原料因为其较高的弹性模量、适中的密度、较小的热伸展系数、较高的导热系数、耐热打击性、高的比刚度、高度的尺寸不变性等一系列良好的物感性子，遭到愈来愈多的正视，遍及用于陶瓷球轴承、阀门、半导体原料、陀螺、丈量仪、航空航天等范畴。特别在半导体范畴，国产替换空间庞大，国际企业无望在计谋的鞭策下实行变道超车。
今朝，碳化硅半导体首要利用于以5G通讯、国防兵工、航空航天为代表的射频范畴和以新动力汽车、“新基建”为代表的电力电子范畴，在民用、军用范畴均存在明白且可观的墟市远景。同时，我国“十四五”计划已将碳化硅半导体归入要点撑持范畴，跟着国度“新基建”计谋的实行，碳化硅半导体将在5G基站扶植、特低压、城际高速铁路和乡村路线交通、新动力汽车充电桩、大数据中间等新基建范畴发扬主要感化。是以，以碳化硅为代表的宽禁带半导体是面向经济主疆场、面向国度庞大须要的计谋性行业。
最近几年来，对多孔碳原料的存眷愈来愈多，相关多孔碳原料报导也连续加多，而对研讨职员而言，多孔碳原料及原料的应器具有研讨代价。其缘由在于：起首，多孔碳原料存在较好的生物相容性、特别在无氧前提下存在杰出的化学不变性、低密度、高热导率、高导电率和高机器强度等上风。而且，相比较多孔硅，多孔碳原料在水中存在更好的构造不变性。其次，制备多孔碳原料的先驱体品种富厚、各类，其本钱比较昂贵。
多孔碳原料宁可他碳原料比拟，存在较高的比外表积和可调控的物理化学性子、价钱昂贵、轻易取得的特性，在动力存贮和动力调动、催化和吸附分手等范畴都显现出了庞大的利用远景，而经过业余的技法和工艺将差别构造的凑集物碳化制备多孔碳原料的方式是今朝多孔碳原料的研讨热门之一。多孔碳原料的制备方式的挑选径直决议原料的机能和可利用的规模，以多孔碳原料为代表的碳原料除不妨利用于电池、超等电广口容器以外，还不妨利用到吸附剂范畴，实行气体分手和蔼体贮存，你也可以手脚催化剂载体。
一向从此，英特尔和台积电等晶圆厂商，都利用硅基手艺，来出产芯片。但因为摩尔定律的日渐衰落，当下的硅基芯片手艺，行将碰触生命的极限。
而在地球上遍及存留的碳元素，和硅是本家元素，它俩的化学属性和物理属性，也十分类似。IBM 的实践计较解释，若是完整依照现有二维立体框架计划，比拟硅基手艺，碳管手艺具有 15 代的手艺上风。斯坦福大学的研讨也解释，碳管手艺无望将通例的二维硅基芯片手艺，成长成三维芯片手艺。这最少能将以后芯片的概括才能，晋升 1000 倍以上。故此，碳管也是公认的、最幻想的硅晶替换品。
缺芯成为科技界的一大困难，以前的芯片绝大部门采取硅基原料的集成电路手艺，最新的碳基半导体存在本钱更低、功耗更小、效力更高的上风，碳基手艺是列国一向研发替换硅基的新手艺。与海外硅基手艺制作进去的芯片比拟，我国碳基手艺制作进去的芯片在处置大数据时，不但速率更快，并且最少节省30%的功耗。
今朝我国已实行四项手艺冲破：第一，提纯质料。第二，将碳纳米管有法则地平铺在基板上。第三，利用碳纳米管搭建pn构造。第四，将dna竣工的组建体法则地搭建在基板上。固然已可以或许以很高的密度按法则架设碳纳米管，但想要做成电路，还需光刻/电子束刻蚀来架设种种电极（源电极、走电极、门电极）。硅基芯片成长几十年，良多焦点手艺把握在西欧等国度的手里，是以会受制于人。当下的手艺才能间隔实行真实不妨利用的碳基芯片另有一段间隔要走，要实行产业出产更是前路漫漫。
2020 年 5 月 22 日，北京师范大学电子学系彭练矛院士和张志勇传授团队在《迷信》杂志宣布《用于高机能电子学的高密度半导体碳纳米管平行阵列》论文，先容了该团队最新成长的屡次提纯和维度局限自组建方式。据领会，该方式不妨在四英寸基底上，制备出密度高达 120 / 微米、半导体纯度跨越 99.9999%bobty综合体育、直径散布 1.45±0.23nm 的碳纳米管（具体来讲简称“碳管”）平行阵列，并在此根底上，初次实行机能超出划一栅长的硅基 CMOS 手艺的晶体管和电路。这一功效，也将为碳基半导体加入范围产业化奠基根底。
活性炭纤维(ACF)，亦称纤维状活性炭，是机能优于活性炭的高效活性吸附原料和环保工程原料。其跨越50%的碳原子位于内表面面，修建成怪异的吸附构造，被称为外表性固体。它是由纤维状先驱体，经必定的法式炭化活化而成。
利用范畴：环保、储能原料、隐身段料、核防备原料、催化剂载体、心理除味保健、防毒防化、血液污染、野生肝脏和肾脏、生果贮存保鲜、除臭除湿、电极及双层电容。
玻璃炭(Gmissyy Carbon)又称凑集炭(Polymeric Carbon)，它是由高纯度的交联合构的酚醛树脂(或呋喃树脂)，经特别低温热解制得。
类金刚石薄膜又称DLC薄膜，它是一类性子相似于金刚石，存在高硬度、高电阻率、杰出的光学机能，同时又存在本身怪异磨擦学机能的非晶碳薄膜。
富勒烯的构造与石墨相似，是单质碳被出现的第三种同素异形骸，所有存留于球状或椭球状构造中的碳元素构成的物资时可称为富勒烯，最多见的富勒烯是C60，由60个碳原子构成，即20个六元环和12个五元环毗连。所有由碳一种元素构成，以球状，椭圆状，或管状构造存留的物资，都不妨被叫做富勒烯。富勒烯与石墨构造相似，但石墨的构造中只要六元环，而富勒烯中大概存留五元环。
因富勒烯构造不变和性子怪异，普遍利用在很多范畴，如光滑剂、太阳能电池、化装品及军用激光防备眼镜等。今朝，富勒烯财产成长面对制备工艺杂乱、量产难度大、价钱高贵等题目，其利用仍处在起步阶段。将来，富勒烯财产成长要点时机有：美容财产、超导范畴、医学范畴、光滑范畴。
碳纳米管，别名巴基管(authory playthings)，由石墨片迂曲而构成的无缝中空管体，也是存在代表性的一维碳纳米原料。碳纳米管普通由单层或多层构成，前者被称为单壁碳纳米管，后者则被称为多壁碳纳米管。碳纳米管存在优良的电学、热学、力学等机能，已被利用到各个范畴。
最近几年来，在柔性电子器件范畴，碳纳米管以其杰出的柔性且易大面积制备等特性，在该范畴的利用获得飞快成长，如应变传感器、压力传感器、气体传感器和温度传感器等，用于可穿着智能产物的开辟。另外，碳纳米管在柔性触摸屏、柔性超等电容、柔性电池等方面也有着极大的后劲。据墟市剖析，碳纳米管在能源锂电池范畴的渗入率逐年晋升，无望进一步替换炭黑，成为能源锂电池范畴的支流导电剂。且碳纳米管的成长标的目的是更小的管径和更长的长度，以下降利用量，如单壁和寡壁碳纳米管，一方面增添导电性，另外一方面直接晋升电池能量密度bobty体育入口。行业连结高速迭代，必须企业大度的研发参加。
石墨烯(Grhaphene)是一种由碳原子组成的单层片状构造的新原料，是一种由碳原子以sp2杂化路线构成六角型呈蜂巢晶格的立体薄膜，只要一个碳原子厚度的二维原料。
石墨烯被誉为“新原料之王”，存在优异的力学特征和超强导电性导热性等特征，下流笼盖散热原料、新动力电池、柔性显现和复合原料等热点范畴，并在将来无望竣工对保守电容、锂电池原料的周全替换，行业手艺须要极大。
环球石墨烯墟市范围稳步增加，2020年底环球石墨烯墟市范围为95亿美圆，将来5年无望连结40%的复合增速。今朝，国表里石墨烯墟市正处于起步阶段，产物还没有老练，但墟市增速快。石墨烯财产链下游的质料为石墨，华夏是环球最大的石墨出产国；财产链中游首要为石墨烯的制备，此中氧化复原法经常使用来制备石墨烯粉体，化学气相堆积法经常使用来制备大尺寸的石墨烯薄膜。下流须要方面，国际新动力范畴占有四分之三的须要，包罗新动力超等电容与锂电池导电剂，跟着新动力汽车加快渗入，行业将迎来高增速。
石墨烯是由碳原子严密聚积成单层二维蜂窝状晶格构造的一种碳质新原料，被誉为“21世纪的新原料之王”，存在多方面顶尖机能。在新动力电池范畴，手脚负极原料可利用于锂离子电池、能源电池、超等电容、燃料电池、风电储能装配等范畴；手脚复合原料，可用于抗静电复合原料、导电复合原料、导热复合原料和高份子复合原料等，部门产物已在传感器、生物医药、情况庇护、新动力、机械人等范畴中实行了财产利用；另外，石墨烯在重防腐涂料范畴和湛蓝的海水淡化范畴也存在广漠的利用远景。据刘忠范院士先容，今朝国际石墨烯财产，最热的有“三大件”：一个是石墨烯新动力电池，占了71%；另外一个是石墨烯涂料；再有便是石墨烯大安康产物，占有7%摆布。这三块阴谋快要90%。幻想很饱满，实际很骨感。今朝石墨烯行业还存留关头手艺未冲破，下流利用企业介入度偏低，尺度、检测系统不美满，产物龙蛇混杂等题目。倡导从保守产物改性动手，挑选今朝手艺比较老练、量大面广和下流用户承认度偏高的石墨烯散热原料、加强复合原料、储能原料等产物展开利用树模，充实使用首批次保障抵偿体制等相干计谋，下降下流用户利用危急，有用激活石墨烯下流利用墟市须要，鞭策大范围财产化利用。环绕新一代新闻手艺、新动力汽车、5G、高端设备等新兴财产范畴成长须要，对峙须要指导，展开石墨烯前沿性和计谋性标的目的、焦点手艺、专利和产物的结构，培养将来墟市。
碳纳米洋葱是指尺寸为纳米级，即十亿分之一米的金刚石，是最近几年来用爆炸手艺分解的新原料，它不单存在金刚石的固有特征，并且存在小尺寸效力、外表积效力、量子尺寸效力等，因此揭示出纳米原料的特征。
碳包覆纳米金属颗粒(CEMNP)又称碳包覆纳米金属晶，是一种新式的碳/金属纳米复合原料，此中数层石墨片层严密环绕纳米金属颗粒有序摆列，构成类洋葱构造，纳米金属粒子则处于洋葱的焦点。
利用范畴：磁记实原料、锂离子二次电池负极原料、电波屏障原料、氧化复原催化剂、核废物处置原料、邃密陶瓷原料和抗菌原料。
2013年，浙江师范大学的迷信家们研制出了一种超轻原料，这类被称为“全碳气凝胶”的气态原料密度仅每立方厘米0.16毫克，是氛围密度的六分之一，也是迄今为止全球最轻的原料。
是继富勒烯、碳纳米管、石墨烯以后，一种新的全碳纳米构造原料，存在富厚的碳化学键、大的共轭系统、宽面间距、良好的化学不变性，被誉为是最不变的一种野生分解的二炔碳的同素异形骸。2010年，中科院化学所无机固体院要点尝试室科研职员在初次经过六乙炔基苯前体的穿插偶联反映，失败地在Cu箔外表分解了高质地的石墨炔薄膜。所制备的石墨炔存在与硅相似的优良半导体特征，石墨炔被以为是堪比石墨烯的“超等原料”，它的参加能改良良多原料的机能。
