美国工程(engineering)网站2013年10月14日曾经报道 ， 赖斯大学的计算模型证明碳炔是世界上最强的材料 。 在过去几个世纪里 ， 材料工程师一直致力于发展更强大的材料 。 之前金属曾经一马当先 ， 而在最近几十年里纳米材料证明他们是地球上最强的材料 。
尽管碳炔过去已经在室温下合成 ， 但科学家们还没有找到一个方法来批量生产该材料 。 假如这个技术突破能够实现 ， 那么轻、强的材料将会影响地球和太空中的产业 。
碳炔的硬度比目前已知最硬的材料还要大 。 碳纳米管和石墨烯的硬度为4.5×108牛顿米/千克 ， 而碳炔则能达到109牛顿米/千克 。
碳炔具有无与伦比的强度 ， 而且需要施加10纳米牛(nanoNewtons)的外力才能破坏其单链结构 。 如果转化为强度 ， 可达6.0至7.5×107牛顿米/千克 ， 超过了石墨烯的4.7至5.5×107牛顿米每/克 ， 碳纳米管的4.3至5.0×107牛顿米/千克和金刚石的2.5至6.5×107牛顿米/千克 。
碳炔还有一些有意思的性能 。 比如它的柔韧性与聚合物和双链DNA相似 。 一旦发生扭曲时 ， 它的整个结构可以自由旋转 ， 强度取决于末端化学组的牢固程度 。 而最有趣的或许是其稳定性 ， 研究发现当两组碳炔链接触时的确会发生反应 ， 但存在一个激活屏障 ， 能够很容易防止这种情况的发生 。
1885年 ， 德国有机化学家阿道夫·冯-贝耶尔首次提出碳炔的概念 ， 他将其描述为一种无限长的碳碳单键和三键交替而成的碳链 。 但他提醒 ， 由于其极不稳定 ， 因此很难制造出来 。
之前 ， 美国科学家经过理论计算指出 ， 碳炔这种碳原子一维线性带状物的强度应该比任何已知的材料更硬更坚固 ， 拥有巨大的抗张强度和硬度 ， 硬度是钻石的40倍、石墨烯的两倍 ， 因此 ， 可用于制备超坚固的设备 。 另外 ， 它还拥有仅被拉伸3%就能从导体转变成绝缘体的独特属性 ， 因而备受电子设备领域青睐 。
尽管科学家们可采用某些方法让碳链保持稳定 ， 但此前只能制备出最多拥有100个碳原子的不稳定碳链 。 而现在 ， 维也纳大学的托马斯·皮赫莱尔团队通过新方法大批量制备出稳定的碳长链 ， 有些长链拥有6000多个碳原子 ， 被认为是有史以来最接近碳炔的“产品” 。 科学家们曾经将两层石墨烯卷成团 ， 制造出了一个双壁的碳纳米管 ， 并在石墨烯薄片的缝隙内合成出这种碳长链 ， 缝隙能保护这种材料并让其保持稳定 。
四、碳纳米管（碳纳米管强度比同体积钢的强度高100倍）
碳纳米管 ， 作为一维纳米材料 ， 重量轻 ， 六边形结构连接完美 ， 具有许多异常的力学、电学和化学性能 。
碳纳米管 ， 又名巴基管 ， 是一种具有特殊结构(径向尺寸为纳米量级 ， 轴向尺寸为微米量级 ， 管子两端基本上都封口)的一维量子材料 。 碳纳米管主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管 。 层与层之间保持固定的距离 ， 约0.34nm ， 直径一般为2~20 nm 。 并且根据碳六边形沿轴向的不同取向可以将其分成锯齿形、扶手椅型和螺旋型三种 。 其中螺旋型的碳纳米管具有手性 ， 而锯齿形和扶手椅型碳纳米管没有手性 。 碳纳米管可以看做是石墨烯片层卷曲而成 ， 因此按照石墨烯片的层数可分为：单壁碳纳米管和多壁碳纳米管 。 碳纳米管的硬度与金刚石相当 ， 却拥有良好的柔韧性 ， 可以拉伸 。 碳纳米管的强度比同体积钢的强度高100倍 ， 重量却只有后者的1/6到1/7 。 碳纳米管因而被称“超级纤维” 。 近些年 ， 随着碳纳米管及纳米材料研究的深入 ， 其广阔的应用前景也不断地展现出来 。 碳纳米管具有良好的力学性能 ， CNTs抗拉强度达到50~200GPa是钢的100倍密度却只有钢的1/6 ， 至少比常规石墨纤维高一个数量级;它的弹性模量可达1TPa ， 与金刚石的弹性模量相当 ， 大约为钢的5倍 。 对于具有理想结构的单层壁的碳纳米管 ， 其抗拉强度约800GPa 。 碳纳米管的结构虽然与高分子材料的结构相似 ， 但其结构却比高分子材料稳定得多 。 碳纳米管是目前可制备出的具有最高比强度的材料 。 若将以其他工程材料为基体与碳纳米管制成复合材料 可使复合材料表现出良好的强度、弹性、抗疲劳性及各向同性 ， 给复合材料的性能带来极大的改善 。 碳纳米管的硬度与金刚石相当 ， 却拥有非常良好的柔韧性 ， 可以拉伸 。 尤其在工业上常用的增强型纤维中 ， 决定强度的一个关键因素是长径比 ， 即长度和直径之比 。 材料工程师希望得到的长径比至少是20:1 ， 而碳纳米管的长径比一般在1000:1以上 ， 是理想的高强度纤维材料 。 值得一提的是 ， 美国宾州州立大学的研究人员称 ， 碳纳米管的强度比同体积钢的强度高100倍 ， 重量却只有后者的1/6到1/7 。 碳纳米管因而被称\"超级纤维\" 。 莫斯科大学的研究人员曾将碳纳米管置于1011 MPa的水压下(相当于水下10000米深的压强) ， 由于巨大的压力 ， 碳纳米管被压扁 。 撤去压力后 ， 碳纳米管像弹簧一样立即恢复了形状 ， 并且表现出良好的韧性 。 这意味着人们可以利用碳纳米管制造轻薄的弹簧 ， 用在汽车、火车上作为减震装置 ， 能够大大减轻重量 。 值得注意的是 ， 碳纳米管的熔点是已知材料中最高的 。 碳纳米管具有良好的导电性能 ， 由于碳纳米管的结构与石墨的片层结构相同 ， 因此具有很好的电学性能 。
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