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碳材料自被发现以来就备受关注，其优异的特性注定是将改变世界的新材料。目前碳纳米材料多用于复合材料，但在复合材料中的分散，它们与基体的结合，这是一个很大的挑战，对技术和工艺的要求很高，细微的差异都会带来完全不同的效果。此外，作为能源材料的体积能量和功率密度仍需研究，碳纳米材料对环境和人体的影响，新功能材料的发现和开发也是其面临的挑战。
尽管面临巨大的挑战，专家们仍然保持乐观。原有的技术在不断改进，新的材料在不断被发现，新的应用在不断被开发。目前最吸引人的碳纳米材料是石墨烯和碳纳米管。虽然石墨烯和碳纳米管有着相似的前世，但它们很可能有着不同的未来。原因很多，但最终都可以归结为一维材料和二维材料之争。
