形成一切生物有机生命体的骨架元素； 大量的中间过渡状态，较少的纯碳形式； 新型炭材料。
C 的存在
碳的起源---“big bang”理论
宇宙巨大的能量块 150亿年前发生大爆炸
宇宙空间充满高能的光
膨胀 温度降低
光转化为物质，各种 粒子开始形成
温度降低 温度升高
粒子凝聚成氢
温度升高
Ne Na Mg O S Si P…
C 的演变
碳在宇宙进化中起着重要的作用，是宇宙中前期生物分子进 化的关键元素。
宇宙中：原子碳、分子碳、固态碳和碳化物 太阳系：H, He,O, C, Ne…… 地球中：第14位 （90% 的碳是以CaCO3的形式存在，为化石 燃料的1万倍） 碳是地球上一切生物有机体的骨架元素，没有碳就没有生命. 碳元素占人体 总重量的18 %左右 人类进化以来，很早就开始利用各种炭物质和炭材料。各种 炭材料在航天、航空等工业、医疗、能源和日用品中得以应用。 当今世界以碳为主要原子构成的有机化学为橡胶、塑料、合 成纤维三大 材料奠定了基础。
Richard E. Smalley 1/3 of the prize USA Rice University Houston, TX, USA b. 1943 d. 2005
The Nobel Prize in Chemistry 2000 “for the discovery and development of conductive polymers”
1/3 of the prize USA Rice University Houston, TX, USA b.1933
Sir Harold W. Kroto 1/3 of the prize United Kingdom University of Sussex Brighton, United Kingdom b. 1939
炭纤维 纳米管/树脂复合材料
炭微球 C/C复合材料
富勒烯（C60）
碳纳米管 金属填充富勒烯
金刚石 金刚石薄膜
1990年和1991年金刚石和C60分获Science明星分 子；
1996年 美国Rice大学 R F Curl R. E. Smalley
英国Sussex 大学 H. W. Kroto
富勒烯C60
2000年美国科学家A. J. Heeger A. G. MacDiamid
日本科学家H Shirakawa(白川英树)
导电聚合物
The Nobel Prize in Chemistry 1996 "for their discovery of fullerenes"
Robert F. Curl Jr.
形成国内研究优势和特色，部分研究内容达到国际领先水平
主要研究方向
以石油重油、煤焦油 重质芳烃、聚合物等为原料
沥青基炭材料
1、中间相形成及转化的基础研究 2、中间相沥青炭微球（MCMB）
—锂离子二次电池电极材料 —高密度炭和C/C复合材料 3、炭纤维
碳纳米材料及纳米复合材料
1、碳包覆纳米金属晶 —金属颗粒和金属线
2004年 石墨烯
21世纪将是碳世 纪
二、炭材料的定义
1、定义
是主要以煤、石油或它们的加工产物等(主要为有机物质)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。
2、碳纳米洋葱（实心和空心） 3、纳米碳管/树脂基复合材料 4、介孔碳材材料炭材料 —炭基材料（天然石墨、树脂炭等）
2、大功率充放动力型锂电池电极材料 —纳米碳/金属复合材料
3、储氢纳米材料 4、超级电容器电极材料
课程简介
通过对炭科学基础理论和多样炭结构、性能和形成机理的 介绍，使学生掌握炭材料的基本结构、性能、成炭原理和应用 领域，并对炭科学的发展趋势和新型炭材料的开发有一初步了 解。
USA and New Zealand Japan
University of Pennsylvania University of Tsukuba
Philadelphia, PA, USA
Tokyo, Japan
b. 1927
b. 1936
新型炭材料的发展
1985年 富勒烯
1991年 碳纳米管
碳包覆金属
先进炭材料研究室
研究室组建于1999年 ➢ 科研人员3名（2 ➢ 博士生7人，硕士生20 ➢ 学校“211工程”重点学科建设实验室 ➢ “化工资源有效利用”国家重点实验室的一部分
研究方向
沥青基炭材料、碳纳米材料、新能源材料和介孔炭材料
研究目标—主要定位于前沿性先进炭材料的研究 合成、形成机理、结构设计、性能及应用
Alan J. Heeger
1/3 of the prize
USA
University of California Santa Barbara, CA, USA b. 1936
Alan G. MacDiarmid Hideki Shirakawa
1/3 of the prize
1/3 of the prize
要求： 1、有事请假； 2、课上认真听讲； 3、课上认真作笔记，课下找相关参考书复习； 3、不明白的地方一定设法弄明白。
报告题目：We and Carbon
第一部分 绪言
一、炭材料的多样性
1、碳的多样性
碳元素的产生； 太阳系产生热核反应中“碳、氮循环”； 地球上碳产生生物学、硅产生地学，碳是
第四部分 炭的表面化学（4学时）
第五部分 石墨层间化合物（2学时）
第六部分 炭科学研究的新进展（4-6学时）
一、金刚石薄膜
二、富勒烯与纳米洋葱
三、纳米碳管 四、碳包覆纳米金属晶
考试：3学时
考核：
1、出勤计入成绩（权重10%）； 2、平时作业/报告成绩（权重10 %）； 2、期末试卷考试（权重80% ）。
课程编号:MSE515 学时：40 学分：2.5
第一部分 碳的多样性，
碳科学的形成、发展与核心问题（4学时）
第二部分 碳的结构与性质（8学时）
★ 基本结晶形式-金刚石、石墨、富勒烯、咔宾
★ 碳的结构 ★ 碳的特性
课程内容-1
课程内容-2
第三部分 有机化合物的炭化途径（16-18学时）
一、气相炭化（4学时） 二、液相炭化—中间相理论与应用（8学时） 三、固相炭化与多相炭化（4学时）