1. 概述

低维碳纳米材料（ LDCN ）是指分散相尺度至少有一维小于100nm的碳材料 ，即1维的碳纳米纤维，碳纳米管和2维的石墨烯，3维的富勒烯，由于其优异的电学，热学，光学和机械性能，在世界各地已成为一类新兴的纳米功能材料。LDCN最有前景的应用之一是在聚合物纳米复合材料领域，这些材料赋予聚合物显著的塑性强化并且多种性能改进。文章通过改变纳米复合材料的聚合物的性能，结构，形态找到一条得到新的和所需的性能的有效途径，其中，所述因素中表面结晶与晶体结构的形态是至关重要的因素。现在，大量的研究报告表明， LDCN是非常有效的成核剂，可以显著增加其结晶动力和/或诱导独特的晶体形貌的纳米复合材料。

成核剂是适用于聚乙烯、聚丙烯等不完全结晶塑料，透过改变树脂的结晶行为，加快结晶速率、增加结晶密度和促使晶粒尺寸微细化，达到缩短成型周期、提高制品透明性、表面光泽、抗拉强度、刚性、热变形温度、抗冲击性、抗蠕变性等物理机械性能的新功能助剂。成核剂按照成核机理又分为α晶型成核剂和β晶型成核剂，α晶型成核剂是具有诱导聚烯烃树脂以α晶型成核，提高结晶温度、结晶度、结晶速度和使晶粒尺寸微细化功能的成核剂类型，这些成核剂结构中一般必须含有极性基团和芳环结构存在。通常分为通用型、透明性和增刚型，无机成核剂和苯甲酸钠类属于通用型，价格低廉，成核效率一般；DBS类属于透明型成核剂，因此又称透明或增透剂；增刚型成核剂的成核效率高、增刚效果明显，主要品种有磷酸金属盐、取代苯甲酸铝盐类和脱氢枞酸碱金属盐类等。β晶型成核剂能够诱导聚烯烃树脂以β晶型结晶，从而赋予制品良好的冲击强度、热变形温度和多孔率等优异特点，不过目前β晶型成核剂研究起步较慢，不太成熟，工业化品种极少，主要有喹丫啶酮红颜料、庚二金属皂和某些芳基二酰胺及其衍生物类。

2. 碳纳米材料

富勒烯

富勒烯（Fullerene，又译作福乐烯），又名巴基球或巴克球（Buckyball），是于1985年发现的继金刚石和石墨之后碳元素的第三种晶体形态。C60的分子结构为球形32面体，它是由60个碳原子以20个六元环和12个五元环连接而成的具有30个碳碳双键（C=C）的足球状空心对称分子，所以，富勒烯也被称为足球烯。根据尺寸大小将碳球分为：(1)富勒烯族系Cn和洋葱碳(具有封闭的石墨层结构，直径在2#8212;20nm之间)，如C60，C70等；(2)未完全石墨化的纳米碳球，直径在50nm一1μm之间；(3)碳微珠，直径在11μm以上。另外，根据碳球的结构形貌可分为空心碳球、实心硬碳球、多孔碳球、核壳结构碳球和胶状碳球等。

碳纳米管和碳纳米纤维

1）碳纳米管具有典型的层状中空结构特征,构成碳纳米管的层片之间存在一定的夹角碳纳米管的管身是准圆管结构，并且大多数由五边形截面所组成。管身由六边形碳环微结构单元组成, 端帽部分由含五边形的碳环组成的多边形结构，或者称为多边锥形多壁结构。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。它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，约为0.34nm，直径一般为2～20nm。由于其独特的结构，碳纳米管的研究具有重大的理论意义和潜在的应用价值，如：其独特的结构是理想的一维模型材料;巨大的长径比使其有望用作坚韧的碳纤维，其强度为钢的100倍，重量则只有钢的1/6;同时它还有望用作为分子导线，纳米半导体材料，催化剂载体，分子吸收剂和近场发射材料等。科学家们还预测碳纳米管将成为21世纪最有前途的纳米材料，以碳纳米管为材料的显示器将是很薄的，可以像招贴画那样挂在墙上。韩国的三星电子公司已展示了从纳米管发射电子轰击屏幕的显示屏，该公司估计两年内碳纳米管显示屏将上市。虽然碳纳米管的技术性能非常好，但因成本和其他因素其大规模推广仍将会是一个长期的过程。目前，在各大学的物理系和像IBM那样的公司都在制造碳纳米管，每克碳纳米管的价格是1000美元左右。我国对此项研究虽然起步较晚，但发展很快。目前碳纳米化学方兴未艾，内容丰富，前景诱人。通过对碳纳米管的研究，必然带动相应学科的发展。