实际上,当谈到某种材料时,多数人都会想到构成这种材料的原子和分子,其中分子是由特定种类和数量的原子构成的。
但对石墨烯而言,碳原子的数量多少并不重要。真正使石墨烯区别于金刚石和石墨等其他纯碳材料,进而表现出自身特性的关键在于碳原子间的结合方式。
从原子层面观察,单层石墨烯看起来就像是一个由六边形单位构成的铁丝网围栏,每一个碳原子构成了六边形的每一个顶点。
这种六边形的分布方式使石墨烯中的众多碳原子能够分布在一个平面上,并赋子石墨烯神奇的强大特性。
石墨烯拥有扁平的二维分子结构,因此单层石墨烯只有一层原子那么厚,而就是一层原子厚度的石墨烯材料却格外强韧。对石墨烯的应用已经成为21世纪材料技术革命的关键所在。并且,不需要付出沉重的环境代价。
另一边,将碳原子连接在一起,卷成直径只有百万分之一米的圆柱体,这个圆柱体就是碳纳米管。
碳纳米管很稳定,而且具有良好的导热性和导电性。
当然,让太空工程师们感到兴奋的,是碳纳米管的力学性质。碳纳米管虽然细小,其强度却是钛合金的5倍,理论极限值则更强。
“碳是元素周期表中第6轻的元素,几乎没有自重。由于质量轻,所以碳的强度和稳定性都是独一无二的。目前碳纳米管的长度虽然有限,但如果人类能将这项技术放大1亿倍,或许就能把碳纳米管编织成一条能到达太空的碳缆绳。”
“另外,近年来,科学家还发现了一种叫作碳炔的物质,它是碳的同素异形体,强度甚至超过了目前作为碳纳米管基础的石墨烯。”
议论声不时响起。