碳纳米材料因具备高的导电性、优异的化学稳定性、独特的微观结构等物理性质，在环境、能源、催化、电子器件和聚合物等领域有着广泛的应用。特别是拥有高的比表面积、多孔结构、理想的杂原子掺杂等特征的碳纳米材料，其应用将更加具有竞争力。传统碳化低蒸气压的自然产物（如纤维素和淀粉）很难控制所得碳材料的微观结构和杂原子掺杂。与此同时，使用合成聚合物为前驱物制备碳纳米材料过程复杂缓慢，且不易规模化生产。因此，开发简单、廉价、可控的方法宏量制备碳纳米材料依然面临巨大挑战。

碳纳米纤维材料具有高的比表面、优异的机械性能及高电导率等优异的物理性质受到广泛关注，在能源、催化、环境、聚合物等领域具有广泛的应用前景。目前针对特定应用的功能化碳纳米纤维材料的理性设计合成及性能优化仍然是制约其实际应用的瓶颈。特别是，廉价、宏量、可持续制备碳纳米纤维气凝胶尚未实现。