碳材料主要是以煤、石油或它们的加工产物等有机物质作为主要原料经过一系列加工处理过程得到的一种非金属材料，其主要成分是碳。应用碳材料的历史可以追溯到通过木材或木质原料经过不完全燃烧产生的木炭还原铜、冶炼青铜。近年来，科学家们对于碳材料新产品新应用的开发从未止步，先后有两项关于碳材料的研究获得诺贝尔奖。碳纳米管、石墨烯、碳纤维等新型碳材料的产业化应用也加速推进。

两度获诺贝尔奖
      
    上世纪80年代以来，科学家对获得碳的新型结构兴趣浓厚，并催生了两次诺贝尔奖。
    1996年，罗伯特·科尔（Robert F. Curl Jr）、哈罗德·沃特尔·克罗托（Sir Harold W. Kroto）和理查德·斯莫利（Richard E. Smalley）被授予诺贝尔化学奖，以表彰他们发现富勒烯(C60)。它的发现极大地拓展了碳的同素异形体的数目，开启了对碳元素和纳米材料广泛、深入研究的新时代。
    2010年，英国曼彻斯特大学科学家安德烈·杰姆（Andre Geim）和克斯特亚·诺沃消洛夫（Konstantin Novoselov）被授予诺贝尔物理学奖，以表彰他们在二维石墨烯材料方面的开创性实验。两位科学家借助特殊的方法成功分离出薄层石墨烯，并在不同显微镜的帮助下发现有些片层是单原子级厚度。他们在石墨烯方面的“突破性实验”使得利用石墨烯生产新物质和新型电子产品成为可能。

碳材料应用提速
   
    随着科学技术的进步，人类越来越发现碳材料蕴含着无限的开发可能性。从碳材料家族中最古老的金刚石、石墨，到传统的炭黑、多孔碳、活性炭、高纯石墨等，在工业生产、日常生活中发挥出巨大的作用。而一个又一个新型碳材料的发现，带给人们无限的惊喜和期待，也刷新了人们对于碳材料的感知和认识。
    碳纤维可以说是当前应用最为广泛的新型碳材料之一。起步于20世纪60年代起步，直到21世纪初其生产工艺技术走向成熟。在行业发展初期，碳纤维主要用于军工和航空航天领域，但经过50余年的发展，其应用领域逐步向工业领域和普通民用领域扩大。现阶段，全球碳纤维市场规模快速增长。
    碳纳米管是一种具有特殊结构的一维量子材料，可看作是由片层结构的石墨卷成的无缝中空的纳米级同轴圆柱体，两端由富勒烯半球封成，被称为是21世纪最有前途的一维纳米材料。目前，碳纳米管复合材料在高性能轮胎、中高压电缆屏蔽料、工程塑料、储氢材料以及锂离子电池等领域都有应用研究。
    石墨烯在电子学、光学、磁学、生物医学、催化、储能和传感器等诸多领域展现出巨大的应用潜能，世界各国纷纷将石墨烯及其应用技术作为长期战略发展方向。迄今为止，富勒烯的商业化生产和应用尚未成熟。富勒烯衍生物中一个重要的成员是其有机衍生物PCBM，目前基于该材料的有机光伏器件已经获得大于9%的光电转换效率，为该材料的市场化提供了一个重要的突破口。
    此外，碳气凝胶、碳纳米葱包覆金属颗粒、石墨炔等也正在尝试拓展碳材料的应用领域。碳材料应用的无限可能还有待学术界和产业界联手发掘。