碳納米泡沫是一種碳的同素異形體，由安德烈·V·羅德 (Andrei V. Rode) 及其同事在堪培拉的澳大利亞國立大學于 1997 年發現。 它由在松散的三維網絡中串在一起的碳原子簇組成。 類分形鍵結構由通過 sp3 鍵連接的 sp2 類石墨簇組成。 sp3 鍵主要位于結構表面，占材料的 15% 至 45%，使其框架類似于類金剛石碳膜。 這種材料非常輕，密度為 2-10 x 10?3 g/cm3 (0.0012 lb/ft3)，類似于氣凝膠。 其他顯著的物理特性包括 300–400 m2/g 的大表面積（類似于沸石）。

每個團簇大約 6 納米寬，由大約 4000 個碳原子組成，這些碳原子連接在類石墨片中，由于在正六邊形圖案中包含七邊形，因此具有負曲率。 這與巴克明斯特富勒烯的情況相反，在巴克明斯特富勒烯中，碳片因包含五邊形而具有正曲率。

碳納米泡沫的大尺寸結構類似于氣凝膠，但其密度僅為先前生產的碳氣凝膠的 1%——或者僅為海平面空氣密度的幾倍。 與碳氣凝膠不同，碳納米泡沫是不良電導體。 納米泡沫包含許多不成對的電子，Rode 及其同事提出這是由于碳原子在拓撲和鍵合缺陷處發現的只有三個鍵。 這可能會產生碳納米泡沫最不尋常的特性：它會被磁鐵吸引，低于 ?183 °C 時，它本身就可以具有磁性。

碳納米泡沫是已知的xxx具有鐵磁性的純碳形式，這對于碳同素異形體來說是不尋常的。 鐵磁性是在碳納米泡沫中觀察到的固有性質，并且可以由其復雜的結構來解釋。 材料中的雜質被排除在磁源之外，因為它們不足以觀察到強磁化。 研究人員推測，帶有未成對電子的嵌入碳原子攜帶足夠的磁矩以導致強磁化。 片狀曲率通過分解 π 電子云來定位未配對的電子，并在空間上保護通常反應性太強而無法持久存在的電子。 碳納米泡沫的鐵磁性對時間和溫度敏感。 在合成的最初幾個小時內，一些磁性會消失，但大部分會持續存在。 碳納米泡沫可能在利用電子自旋作為進一步自由度的自旋電子設備中有一些應用。

碳納米泡沫由于其低密度和高表面積可能適用于儲氫。 初步實驗表明，氫氣可以在室溫下以可逆過程儲存在納米泡沫中。

合成

碳納米泡沫簇可以通過在氬氣等惰性氣體中進行高重復率激光燒蝕來合成。 以高重復率 (10 kHz – 100 MHz) 傳送的短 (fs)、低能量 (μJ) 脈沖會產生用于沉積的碳蒸氣。 使用霧化碳從室溫加熱環境氣體，這導致腔室中碳的部分密度增加。 在最佳條件下，惰性氣體不會冷卻，而是在形成周期之間保持高溫。 腔室中的后續循環在高于形成 sp2 鍵合的形成閾值溫度的溫度下進行。 密度和溫度的增加促進了碳質團簇形成的有利條件。 消耗速率超過激光燒蝕的蒸發速率，因此地層處于非平衡狀態。