Question

世界上最坚硬的物质

Answer 1

世界上最坚硬的物质是石墨烯。

如今已知的最硬物质是“石墨烯”，是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。

美国哥伦比亚大学两名华裔科学家最近研究发现，铅笔石墨中一种叫做石墨烯的二维碳原子晶体，竟然比钻石还坚硬，强度比世界上最好的钢铁还要高上100倍。

这种物质不仅可以用来开发制造出纸片般薄的超轻型飞机材料、制造出超坚韧的防弹衣。


石墨烯的内部结构。

石墨烯内部碳原子的排列方式与石墨单原子层一样以sp2杂化轨道成键。

并有如下的特点：碳原子有4个价电子，其中3个电子生成sp2键，即每个碳原子都贡献一个位于pz轨道上的未成键电子，近邻原子的pz轨道与平面成垂直方向可形成π键，新形成的π键呈半填满状态。

研究证实，石墨烯中碳原子的配位数为3，每两个相邻碳原子间的键长为1.42×10-10米，键与键之间的夹角为120°。

除了σ键与其他碳原子链接成六角环的蜂窝式层状结构外，每个碳原子的垂直于层平面的pz轨道可以形成贯穿全层的多原子的大π键（与苯环类似），因而具有优良的导电和光学性能。