神奇的碳基材料

著名科幻小说《三体》中有这么一段惊心动魄情节，在一次以优雅的“古筝”为名的行动中，在柱子之间平行地扯上许多细丝（直径只有头发丝的十分之一），间距半米左右，利用纳米武器，直接将军舰切割开来。这些细丝正是那种叫‘飞刃’的纳米材料。而这种材料在现实中对应的就是碳纳米管。

碳纳米管是一种什么材料？这种细到肉眼无法察觉，却能切割船体和人体如切豆腐般的纳米材料“飞刃”，有多少科学依据呢？

碳，是人类中仅次于氧气的第二丰富的元素，人类认识碳的历史悠久。早在猿人时代，我们的祖先通过使用火便认识了木炭、骨炭等。不但碳的化合物种类很多，如碳酸盐、二氧化碳、煤炭、石油、天然气等。单单是碳元素单独组成的物质，也有很多种。

首先我们来说一说金刚石，金刚石和碳一样都是由碳元素组成的，但这两个物质看起来如此对立，一个极硬，一个极软，一个完全透光，一个吸收所有的光，我们把同一种化学元素组成，但是排列方式不同，具有不同性质的单质叫做同素异形体。金刚石与碳则为同素异形体。金刚石一经琢磨，便具有很高的折射率和色散性，在光照下呈现霓虹般七彩，光芒四射，通常被作为爱情的象征，工业上用的最多的是人造钻石，用来切削，磨削，钻探。

再来说另一种碳单质–石墨，人们所熟知的石墨，大概就是黑黑的、软硬适中的铅笔芯了，电池里面也是有石墨的，中国发现和利用石墨的历史悠久。从考古挖掘出来的甲骨、玉片、陶片发现，早在3 000多年前商代就有用石墨书写的文字。20世纪初期，用石墨制造电池和铅笔的技术传入中国，当时称为电煤和“笔铅”的石墨开始用于近代工业，推动了中国石墨采掘业的发展。

石墨的结构和金刚石有很大的不同，石墨是一层一层的，每一层是由很多个正六边型组成。虽然层与层之间链接不稳固，但是单层的石墨非常坚固。如果把石墨的单层分离出来得到的材料那不是既有石墨的优点，又能避开石墨的缺点，想法总是很美好的，但实现非常的困难，相当于把材料的尺度缩小到单个原子的尺度，可以算是一种准二维材料，但英国曼彻斯特大学的2个物理学家，用一种非常简单的方法搞定了！！！

究竟是什么方法呢，下期文章会和视频号内容同步更新，感谢您的观看，敬请期待！！

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