富勒烯是單質(zhì)碳被發(fā)現(xiàn)的第三種同素異形體，是一系列由碳組成的籠形分子，呈凸多面體形狀，大多為五邊形或六邊形面，具有硬度高、延展性強(qiáng)、導(dǎo)電性強(qiáng)、質(zhì)量較輕的性質(zhì)。富勒烯分子具有獨(dú)特的三維拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及物理、化學(xué)性質(zhì)，由該類分子構(gòu)建的材料具有特殊的性能，在電子信息、生命科學(xué)、環(huán)境治理、航空航天等領(lǐng)域逐漸顯示出其獨(dú)有的應(yīng)用前景。

富勒烯作為一種新型碳材料，由于獨(dú)特的籠狀結(jié)構(gòu)，已在超導(dǎo)、太陽(yáng)能電池、催化、光學(xué)、高分子材料以及生物等領(lǐng)域表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，具有廣闊的發(fā)展前景。C60是富勒烯家庭中相對(duì)最容易得到、最容易提純和最廉價(jià)的一類，因此C60及其衍生物是被研究和應(yīng)用最多的富勒烯

富勒烯具有優(yōu)越的氧化還原性、高的電子親和能，小的重組能，優(yōu)異的遷移率。而功能化的富勒烯衍生物不僅能夠保持富勒烯自身特性，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了可溶液加工以及物理化學(xué)性質(zhì)的調(diào)控。通過在富勒烯上引入不同的官能團(tuán)，可以進(jìn)一步調(diào)控富勒烯衍生物的溶解性，能級(jí)，表面能，及其在固體狀態(tài)的取向、分子間作用力，以實(shí)現(xiàn)富勒烯衍生物的多功能化，使得富勒烯成為在太陽(yáng)能電池應(yīng)用中的一種理想的受體材料。如 PCBM、NCBA、ICMA等。此外還可以拓展其在包括光轉(zhuǎn)換器、場(chǎng)效應(yīng)晶體管等不同領(lǐng)域中的應(yīng)用。

富勒烯材料修飾的電極所制備的電傳感器較傳統(tǒng)材料的電傳感器，具有可再生、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、可有效增加電極的活性表面積、支持納米粒子和可與其他材料符合等優(yōu)點(diǎn)。

富勒烯可以作為一類新的催化劑材料的基礎(chǔ)。斯莫利提出可以在富勒烯分子的中心空隙加入一些已知具有催化性能的金屬原子，如鉑(pt)、鈀(pd)等，制成一類新的催化劑，在這種催化劑中，催化性原子被碳籠保護(hù)起來。

C60具有特殊的圓球形狀，是所有分子中最圓的分子；另外，C60的結(jié)構(gòu)使其具有特殊的穩(wěn)定性。在分子水平上，單個(gè)C60分子是異常堅(jiān)硬的，這使得C60富勒烯具有優(yōu)良的自潤(rùn)滑性,有成為“分子滾珠(軸)”高級(jí)潤(rùn)滑劑核心材料的潛力。改善流體潤(rùn)滑體系、固體潤(rùn)滑體系(固體膜、碳基、聚合物基、金屬基、陶瓷基潤(rùn)滑體系)摩擦性能，可使體系的摩擦系數(shù)減小、磨損率減小、硬度增大,從而優(yōu)化摩擦性能。

富勒烯的另一潛在的應(yīng)用是它們可作為金剛石薄膜生長(zhǎng)的均勻成核位置而起重要作用。富勒烯材料的獨(dú)特性質(zhì)之一是它們?cè)谳^低溫度下升華，對(duì)于C60，其升華點(diǎn)大約是600℃，這使得富勒烯在不規(guī)則形狀表面上的氣體沉積覆蓋相對(duì)來說很容易實(shí)現(xiàn)。

另外，由于富勒烯易溶于像苯和甲苯這樣的極性有機(jī)分子溶劑，因而可以在室溫下將復(fù)雜表面直接浸于制備好的溶液中，待溶劑揮發(fā)后就留下一層富勒烯分子薄膜。金剛石薄膜在軍事方面具有許多應(yīng)用價(jià)值，如作為裝甲車表面的抗沖擊覆蓋層，用于制成光學(xué)(X射線，粒子束)窗口，半導(dǎo)體晶片，高硬度表面齒輪，金剛石-纖維合成材料，以及高溫和防輻射電子器件等。

C60分子的結(jié)構(gòu)比較特別，可以作為比金屬及金屬合金更加有效的吸氫材料。目前，中美科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)了一種新型的具有儲(chǔ)存氫氣能力的材料“C60+Ca ”，它不僅能存儲(chǔ)氫氣，還能存儲(chǔ)氧氣。更優(yōu)異的是，高壓鋼瓶存儲(chǔ)氣壓力是63.9×10 Pa ，而60C存儲(chǔ)氧氣的壓力僅僅是52.3×10 Pa . 在低壓的條件下用C60存儲(chǔ)大量的氧氣對(duì)于軍事、醫(yī)療甚至商業(yè)發(fā)展都有巨大的作用 .

美國(guó)科學(xué)家貝爾發(fā)現(xiàn)了富勒烯的超導(dǎo)性，即在C60中摻雜活潑金屬鉀后得到了超導(dǎo)臨界溫度為18K的K₃C₆₀。 摻雜C60超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)是超導(dǎo)領(lǐng)域的又一重大成果。這種超導(dǎo)體具有相對(duì)較高的臨界溫度，摻雜C60超導(dǎo)體的臨界溫度不僅遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于所有的有機(jī)分子超導(dǎo)體，而且也大大高于以前發(fā)現(xiàn)的金屬和合金超導(dǎo)體，只比炙手可熱的氧化物陶瓷超導(dǎo)體低。

富勒烯超導(dǎo)體最大的優(yōu)點(diǎn)在于這種化合物容易加工成所需要的各種形狀；同時(shí)由于它們是三維分子超導(dǎo)體，各向同性，使得電流可以在各個(gè)方向均等地流動(dòng)。同時(shí)，富勒烯化合物超導(dǎo)體還具有較高的臨界磁場(chǎng)和臨界電流密度，理論分析和一些實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在更大的富勒烯分子摻雜化合物中可能大幅度提高超導(dǎo)臨界溫度。良好的性質(zhì)和潛在的高臨界溫度為富勒烯超導(dǎo)體的應(yīng)用創(chuàng)造了條件。

富勒烯C60具有清除活性氧自由基、活化皮膚細(xì)胞、預(yù)防衰老等作用 . Mcewen 等首次提出了“維他命C60自由基海綿”的概念，富勒烯C60分子對(duì)自由基的清除能力能夠像海綿一樣，吸收力強(qiáng)且容量超大. 日本科學(xué)家Takada 等研究發(fā)現(xiàn)，富勒烯C60可以迅速捕捉自由基分子。21世紀(jì)以來富勒烯開始被用作化妝品原料，具有抗皺、美白、預(yù)防衰老的卓越價(jià)值，成為備受矚目的尖端美容成分。許多高端護(hù)膚品品牌含有富勒烯成分。

富勒烯作為碳納米材料中的重要一員，其特殊的分子結(jié)構(gòu)決定了其擁有更特殊的物理化學(xué)性質(zhì)，其良好的生物相容性、易反應(yīng)的活性表面及其作為納米粒子擁有的大比表面積、小尺寸效應(yīng)使其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域被廣泛地應(yīng)用于藥物載體研究。

富勒烯作為藥物輸運(yùn)載體用于協(xié)助抗腫瘤藥物在體內(nèi)的吸收分布有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。首先，富勒烯作為碳納米材料中的一種，為非極性分子，具有親油性，在生物體內(nèi)可以直接透過組織細(xì)胞膜; 并且和其他納米材料一樣，可以經(jīng)組裝修飾成納米粒子通過增強(qiáng)的滲透和滯留效應(yīng) (Enhanced permeability and retention) 優(yōu)先積聚在腫瘤組織中。其次，富勒烯碳籠結(jié)構(gòu)使其擁有大的比表面積，在其表面上可以同時(shí)接上不同的基團(tuán)，經(jīng)過功能改性后不僅可以提高其生物相容性、增強(qiáng)其在生物體內(nèi)的靶向性、實(shí)現(xiàn)其對(duì)藥物的緩釋控釋，還可使其作為藥物載體擁有更大的負(fù)載量。