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1. 碳的同素异形体示意图[3]
C60分子是三文π电子离域的化合物，因为其本身的对称性，决定了C60本身具有良好的非线性光学性质。在一定条件下，C60参杂碱金属后具有超导电性，其电荷转移复合物有铁磁性。
碳纳米管其独特的结构是理想的一文模型材料，巨大的长径比使其用作碳纤文，其强度为钢的100倍，重量则只有钢的1/6；同时可以用作分子导线，催化剂载体，纳米半导体材料，平板显示材料等等。
碳纳米笼作为碳纳米管的附产物。大多数碳纳米笼的孔径在2~100 nm之间，表面的结构类似多孔碳，并拥有较大的比表面积，因此可以被广泛地应用于纳米反应容器，光学仪器，超级电容器，以及药物传输、酶和蛋白质的保护以及感应器和储存材料等等。
1.1.2 碳纳米管增强复合材料
碳纳米管的尺寸处于纳米量级，长径比大，而且具有极高的轴向抗拉强度，是钢的100倍，密度只有钢的1/6。研究表明，增强剂的长径比对复合材料的弹性模量有重要的影响，这些优良的性能使得碳纳米管非常适合用作复合材料的增强相[4]
1.1.3 电子材料及器件上的应用
碳纳米管的电子结构可以是金属性质，也可以是半导体性质，取决于其直径和螺旋度。因此，不同直径和螺旋度的碳纳米管可以作为功能电子器件、逻辑门和线路的连接元件，用来建议异质结构。[4]
碳纳米管的导电范围从半导体到导体，而尺寸则只有纳米级，本身可作为开关和记忆元件，应用到微电子器件方面。其端部曲率半径小，在电场中具有很强的局部增强效应，可以用作场发射材料[5]用作场发射材料显示器时工作电压低，功耗小。
1.1.4 用作模板内外填充物质
碳纳米管的修饰使其有可能在催化和磁电存储方面得到应用。用金属或者金属化合物填充碳纳米管，可以得到具有特殊性能的纳米复合材料或纳米导线。
1.1.5 医学、军事应用
纳米炸弹，这种微型攻击性武器能够准确地摧毁恶性肿瘤细胞而不会损害生物体内正常细胞。
碳纳米管用作高温吸收波是其应用的一个新领域。碳纳米管复合材料具有耐高温、轻质、宽频和高效吸收等特性。[4]
1.1.6 纳米尺度的器件
纳米技术可以用于纳米制造技术，应用于扫描探针显微镜的探针，纳米管道等等；电子材料和器件，如纳米晶体管、纳米导线、存储器；生物技术，如生物传感器；医药、化学；复合材料，如增强树脂、金属、陶瓷和碳的复合材料，电磁屏蔽材料，吸波材料；电极材料，如锂电子电池电极，超级电容器；电子源，能源，化学等等方面。
1.1.7 贮能、贮气材料
纳米碳管的较大表面积和在电子传输中的特性使之适用于微电极。而且是极好的微容器，可吸附大小适合其内径的各种分子，可存储包括氢在内的各种气体。[6]
1.1.8 催化剂载体与吸附剂
单壁碳纳米管具有非常大的比表面积，可以作为催化剂载体和吸附剂等工业应用，利用催化剂处理技术是出去NOx通用的方法。同时单壁碳纳米管是优良的微孔材料，能够吸附笨、甲醇和其他分子。这意着有可能在纳米尺度的反应器中进行催化反应。[7]
1.2 碳纳米笼的提纯
1.2.1 物理纯化法
物理纯化法的理论依据是：含有碳纳米管的原料中，不同组分有不同的物理性质，据此将其相互分离。这些性能包括：形态、比重、电性、大小等。目前对碳纳米材料的物理纯化法主要有：电泳纯化法、过滤纯化法、色谱层析法、离心分离法等。
电泳纯法法研究发现：当交变电场的频率在10Hz~100MHz变化时，碳纳米管在电场作用下定向程度随着交变电场频率的增加而增加。