Изобретение относится к нанотехнологиям и может быть использовано для создания покрытий из наноалмазов, фуллеренов и углеродных нанотрубок, работающих в экстремальных условиях. Смесь с отрицательным кислородным балансом, состоящую из углеродсодержащего вещества и окислителя, готовят в полузамкнутой резонансной детонационной камере 2, которой снабжен корпус 1. Углеродсодержащее вещество получают, барботируя этилен в барботере 7 через подогретый с помощью электронагревателя 8 керосин в диапазоне температур от 500 до 750 К. Углеродсодержащее вещество подают в полузамкнутую резонансную детонационную камеру 2 через пористую торцевую стенку 4, а окислитель - через кольцевое щелевое сверхзвуковое сопло 3, сформированное внутренними стенками 5 и пористой стенкой 4. Затем периодически инициируют детонацию смеси с частотой 100-20000 Гц с помощью инициатора детонации 6 в среде, инертной по отношению к углероду. После детонации полученный поток углеродных нанокластеров из детонационной камеры 2 направляют на изделие 15 с обрабатываемой поверхностью 16, нагреваемую источником лучистой энергии 17 до температуры 550-1300 К. При этом с помощью привода 13 и системы контроля 14 осуществляют периодические с частотой менее 1 Гц перемещения обрабатываемой поверхности 16 относительно вектора скорости потока углеродных нанокластеров в диапазоне углов от -45 до 45 градусов. Скорость охлаждения продуктов детонации поддерживают в диапазоне от 5·103 до 2·106 К/с. Изобретение позволяет получать покрытия из углеродных наноматериалов на поверхностях габаритных изделий сложной формы и осуществлять тонкую регулировку параметров покрытий. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.