カーボンナノ材料は様々な同素体を包含し、それぞれが多様な用途に適したユニークな特性を備えている。ナノカーボンの主な種類は以下の通り：
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カーボンナノチューブ（CNT）:カーボンナノチューブ（CNT）：直径が通常ナノメートルサイズの円筒状構造体。CNTには単層（SWCNT）と多層（MWCNT）があり、前者は単一のグラフェン層からなり、後者は複数の同心円状のグラフェンシリンダーからなる。CNTは卓越した電気伝導性、熱伝導性、機械的強度を示し、エレクトロニクス、複合材料、エネルギー貯蔵デバイスなどに利用できる。
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グラフェン:2次元のハニカム格子に配列した炭素原子の単層。グラフェンは高い電気伝導性、熱伝導性、機械的強度で知られている。エレクトロニクス、複合材料、材料の強化剤など、さまざまな用途に使用されている。
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フラーレン:フラーレンは、炭素のみで構成される球状、楕円体状、または筒状の分子で、通常は閉じた籠の形をしている。最も一般的なフラーレンはC60分子で、別名バックミンスターフラーレンとも呼ばれ、サッカーボールのような構造をしている。フラーレンは、材料科学、エレクトロニクス、医療、特に薬物送達システムに使用されている。
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カーボンナノファイバー（CNF）:円筒状のナノ構造を持つ繊維状物質。グラファイト状の微結晶構造を持ち、高い表面積、導電性、機械的特性で知られている。CNFは複合材料、電極、ろ過システムなどに使用されている。
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炭化物由来炭素（CDC）:CDCは、金属炭化物から金属を選択的に抽出することにより製造され、高表面積で細孔構造を調整できる炭素リッチな材料となる。CDCはエネルギー貯蔵、触媒、ガス分離などの用途に使用される。
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カーボンナノオニオン（CNO）:同心円状のグラフェン層からなる球状のカーボン・ナノ粒子。CNOは、そのユニークな構造と特性により、触媒作用、水素貯蔵、潤滑剤などに応用されている。
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MXエン:純粋な炭素ではないが、MXenは初期の遷移金属炭化物、窒化物、または炭窒化物からなる二次元材料の一種である。グラフェンに似た性質を持ち、エネルギー貯蔵、電磁波シールド、触媒などに利用されている。
これらのナノカーボンはそれぞれ、エレクトロニクスやエネルギー貯蔵から生物医学や環境技術に至るまで、特定の用途に適した独自の特性を備えている。これらの材料の合成と大量生産は、これらの先端材料に対する増大する需要を満たすための費用対効果が高く効率的な方法の必要性によって、引き続き重要な研究分野となっている。
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