碳纳米材料,例如富勒烯、碳纳米管和石墨烯具有轻的质量、独特的结构和令人惊叹的性质,在复合材料、催化、能源、生物医药等多个领域已有或具有潜在应用。然而,原始的富勒烯、碳纳米管和石墨烯等碳纳米材料易团聚、表面疏水,导致它们的分散性较差,限制了应用。而经过修饰或改性的碳纳米材料不仅改善了分散性甚至能发挥出更好的性能。所以,针对碳纳米材料的改性方法探究也是碳材料的性质和应用研究中的一个重要领域。本文的研究工作主要是将机械球磨法应用于碳纳米材料的研究中,包括零维富勒烯的功能化反应和一维碳纳米管的切割,并对实验结果进行了系统表征,主要内容如下:（1）在球磨中加入氧化剂K2FeO4直接与原始的富勒烯C60反应,并水解得到富勒醇。研究球磨时间等条件对产物结构、羟基数目和形貌等的影响。在球磨0.5 h、1h、4h后并水解,C60笼上接上了-OH,分别得到C60（OH）12、C60（OH）18、C60（OH）17。球磨时间至1 h氧化反应完成,球磨1 h后基本无未反应的C60,且不能明显增加所接-OH数。这些球磨制备的富勒醇产物在水中以球状纳米颗粒形式存在,颗粒直径分布在几十到几百纳米。使用球磨制备的富勒醇C60-QM-1h与HiPco单壁碳纳米管进行分散研究,有效提高了 HiPco碳纳米管在水中的溶解度,有效超声时间1 h、2 h后分别达到了 0.175 mg/mL和0.177 mg/mL。（2）以还原烷基功能化的单壁碳纳米管为起始物,利用sp2杂化C=C键和sp3杂化C-C键强度的差异,使用行星式球磨对单壁碳纳米管进行切割,研究烷基化与否、球磨时长、球磨转速以及添加辅助磨料SDS等条件对产物结构和尺寸的影响,使用两种单壁碳纳米管（HiPco和SWNT（6,5））进行对比。结果证明,机械球磨法能够有效切割并获得短的单壁碳纳米管,但不会对完整sp2管壁造成损伤,转速为250 r/min和600 r/min球磨10 h可分别获得长度1～5 μm和1～3 μm的短单壁碳纳米管,添加SDS时仅球磨2 h就能获得长度1 μm以下的短单壁碳纳米管。通过简单的热处理,碳管表面的烷基链可以有效地除去而不破坏碳管的表面结构。