碳纳米材料自发现以来就备受关注，其优异的特性注定它会是改变世界的新材料。目前来讲，碳纳米材料很大程度上是用在复合材料里，但在复合材料中的分散、它们之间及与母体的结合，这是一大挑战，对工艺、技术要求很高，细微的差别都会带来截然不同的效果。此外，作为能源材料的体积能量和功率密度仍需研究，而碳纳米材料对环境和人体的影响以及新型功能材料的发现与研制也是其面临的挑战。

虽然面临巨大挑战，但是专家们依然抱着乐观的态度，原有技术在不断改进，新型材料在不断发现，新的应用也在不断开发，目前最引人关注的碳纳米材料非石墨烯和碳纳米管莫属，虽然石墨烯与碳纳米管有着类似的前生，却很可能拥有不一样的未来。原因有多方面，但最终可归结为一维材料与二维材料之争。