? ? ? ?在前面元素周期表的故事中講過親情恼布、愛情耳贬，今天來講一講元素周邊中的兄弟之情，而且是多胞胎兄弟的兄弟之情证薇。這就是在元素周期表中享有第6把交椅的家族度苔，我們碳家族的，它以兄弟眾多浑度，位列前茅寇窑。
? ? ? 碳元素在目前的研究中已發(fā)現(xiàn)它有15位胞兄胞弟，從碳八到碳二十二箩张，一共15個兄弟甩骏。
目前已知的碳同位素共有十五種，有碳8至碳22先慷，其中碳12和碳13屬穩(wěn)定型饮笛，其余的均帶放射性，當中碳14的半衰期長達五千多年论熙，被廣泛用來測定古物的年代 福青，其他的均全不足半小時。在地球的自然界里脓诡，碳12在所有碳的含量占98.93%无午，碳13則有1.07%。
? ? ? ? ?碳家族的龐大祝谚，我們無法全部提及宪迟，今天我們就說說生活中最常見的碳家族成員。
? ? ?? 一交惯、多胞胎家族中的貴族與平民——鉆石（金剛石）與石墨（鉛筆芯）
? ? ? ?世界上最硬的物質(zhì)和最軟的物質(zhì)的稱號都歸屬于碳家族次泽，一個是人見人愛的鉆石，一個是學(xué)生的必備用品鉛筆芯席爽。鉆石是在多胞胎家族中最受歡迎的成員之一意荤，它以“鉆石恒久遠，一顆永流傳”的愛情宣言俘獲了眾多少男少女的心只锻，走向婚姻的殿堂時玖像，沒有鉆石的相伴，生活也會失去光澤炬藤。鉛筆芯的主要成分是石墨和黏土御铃，根據(jù)不同硬度的需求，按照不同的配比來生產(chǎn)滿足各類需求的筆芯沈矿。而這兩者同樣是由碳原子構(gòu)成的上真，怎么差別這么大了？
? ? ? ? 這是由于碳本身的聯(lián)結(jié)方式羹膳，原子的聯(lián)結(jié)方式睡互，是化學(xué)的本質(zhì)，在鉆石中陵像，一個碳原子和四個小伙伴手牽著手（上圖左）就珠，如此反復(fù)，就形成一種高密度的籠狀晶體結(jié)果醒颖；但在鉛筆芯中妻怎，碳原子只能牽著三個小伙伴（上圖右），構(gòu)成平板裝泞歉，像一疊紙牌逼侦，這些紙牌的結(jié)果層層堆疊，卻沒有完全聯(lián)結(jié)腰耙，它們可能會層層滑落榛丢，當我們用鉛筆書寫時，其本質(zhì)就是剝?nèi)ヒ粌蓚€板狀結(jié)構(gòu)挺庞，留下一道灰色的痕跡晰赞，就像蝸牛爬行過一樣。
? ? ? ? 那為什么碳原子有時只有三個小伙伴选侨，就像鉛筆芯那樣掖鱼，而有時又能有四個小伙伴，這太不可思議了侵俗，最軟的物質(zhì)和最硬的物質(zhì)锨用，怎么會都由碳構(gòu)成了？
? ? ? 鉆石和鉛筆芯的區(qū)別隘谣，可以用它們形成的環(huán)境來解釋增拥，如果是低壓，原子就會平鋪開來寻歧，不存在壓縮或拉緊的狀況掌栅，所以就會形成非常松散的晶體結(jié)構(gòu)，像石墨码泛，就是在地表附的近低壓環(huán)境下形成的猾封，但鉆石只能在數(shù)千公里深的地球內(nèi)部，在極端的溫度和壓力下才會形成噪珊，一旦有了壓力晌缘，原子就會被有效擠壓到一起齐莲，所以鉆石就是碳原子以驚人的效率抱團而組建的團隊，這些高效的聯(lián)結(jié)磷箕，也是鉆石成為精美珍寶的關(guān)鍵选酗。
? ? ? 小感悟：俗話說，百煉成鋼岳枷，鋼雖然也有鐵的成分芒填，但其的價格相差懸殊；碳原子也是一樣空繁，能夠承受巨大壓力的終成鉆石殿衰，被人愛不釋手，隨隨便便成功的只能是鉛筆芯盛泡，雖有用闷祥，但永遠只是低價商品。生命總是百轉(zhuǎn)千折傲诵，今天的苦難蜀踏，或許會成為明天的喜悅。面臨低潮掰吕，不要放棄果覆，因為不肯放棄，我們才能等待更好的明天到來殖熟。
? ? ? ?二局待、多胞胎兄弟中的新貴——石墨烯
? ? ? ? 碳家族除了唯一的貴族鉆石之外，其他的難兄難弟也不敢寂寞菱属，在平民石墨之間以一種叫“烯”合作方式钳榨，濃縮成了碳家族最近的新貴——石墨烯。
? ? ? ? 石墨烯的碳原子排列與石墨的單原子層雷同纽门，因為它本質(zhì)上還是石墨薛耻，如果將石墨比作一本書的話，那么單層石墨烯即使其中的一頁紙赏陵，所以這里也很容易知道饼齿，石墨烯是一種二維晶體。
? ? ? ?石墨烯出最早出現(xiàn)在2004年的英國實驗室中蝙搔，科學(xué)家安德烈·杰姆和克斯特亞·諾沃塞洛夫他們從石墨中剝離出石墨片缕溉，然后將薄片的兩面粘在一種特殊的膠帶上，撕開膠帶吃型，就能把石墨片一分為二证鸥，不斷重復(fù)操作，于是薄片越來越薄，最后枉层，他們得到了僅由一層碳原子構(gòu)成的薄片泉褐，這就是石墨烯。
? ? ? ?那石墨烯與石墨究竟有什么區(qū)別了鸟蜡？
? ? ? ?首次兴枯，石墨烯延續(xù)了石墨的導(dǎo)電性能，而且青出藍而勝于藍矩欠，其導(dǎo)電性能不僅超越了石墨，而且超越了所有的金屬悠夯。石墨中自由電子受層間約束癌淮，電阻較大，導(dǎo)電性能差些沦补，石墨烯中自由電子卻是真的自由乳蓄，幾乎不受碳原子約束，因此電阻很小夕膀，一個平面的電子可以高速的移動虚倒，成就了超越所有金屬的導(dǎo)電性能。
? ? ? ?所以产舞，當你讀到這里魂奥，就應(yīng)該明白前幾年比較熱門的石墨烯電池的真相了：石墨烯只能導(dǎo)電而不能發(fā)電。像下文這種技術(shù)是有可能實現(xiàn)的易猫，而有些其他絕對是假的耻煤。
低成本石墨烯電池將實現(xiàn)“一分鐘充電”
據(jù)了解，美國俄亥俄州Nanotek儀器公司的研究人員利用鋰離子可在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運動的特性准颓，開發(fā)出一種新型儲能設(shè)備哈蝇，可以把充電時間從過去的數(shù)小時之久縮短到不到一分鐘。該研究發(fā)表在出版的《納米快報》上攘已。
作為導(dǎo)電性炮赦、機械性能都很優(yōu)異的材料，素來有“黑金子”之稱的石墨烯在中國市場上的價格近十倍于黃金样勃，超過2000元/克吠勘。新型石墨烯電池實驗階段的成功，無疑會成為電池產(chǎn)業(yè)的一個新的發(fā)展點峡眶。電池技術(shù)是電動汽車大力推廣和發(fā)展的最大門檻看幼，而的電池產(chǎn)業(yè)正處于鉛酸電池和傳統(tǒng)鋰電池發(fā)展均遇瓶頸的階段，石墨烯儲能設(shè)備的研制成功后幌陕，若能批量生產(chǎn)诵姜，則會為電池產(chǎn)業(yè)乃至電動車產(chǎn)業(yè)帶來新的變革。
? ? ? ?其次，在硬度方面棚唆，石墨烯再一次“青出藍而勝于藍”暇赤。石墨是礦物質(zhì)中最軟的，但被分離成一個碳原子厚度的石墨烯后宵凌，性能則發(fā)生突變鞋囊，其硬度將比金剛石還高，卻又擁有很好的韌性瞎惫，且可以彎曲溜腐。
? ? ? ?但這里的個中緣由卻是大家一個常見的誤區(qū)，即在兩個不同的維度說同一件事情瓜喇。材料力學(xué)上有剛度挺益、強度、韌度乘寒、硬度等不同物理概念望众，這與我們通常講的硬與軟有區(qū)別。從通俗意義上說伞辛，石墨烯的“硬”指的是石墨烯的強度很好烂翰，就是它抗斷裂的能力很強，這也和它的韌性很好有關(guān)系蚤氏，因為容易延展而不斷裂甘耿。模量就是代表了材料能被拉伸的容易程度。
? ? ? ?再說石墨的“軟”竿滨，這是物理概念棵里，指的是硬度。硬度的衡量姐呐，是用一種材料去破壞另一種材料殿怜，被破壞的硬度就小。石墨的片層之間是范德華力曙砂，非常弱头谜，只要用固體去劃它，都能把它的片層錯開鸠澈，所以石墨很容易被破壞柱告，就是說石墨很軟。
? ? ? ?小感悟：石墨到石墨烯笑陈，算是草根逆襲吧际度，原本的一介貧民，經(jīng)過抽絲剝繭之后涵妥，卻成了精華乖菱。人生前行路何嘗不是如此，只有丟下埋藏心底的包袱，輕裝上陣窒所，我們才能走的更遠鹉勒！還有濃縮就是精華，要學(xué)會舍得吵取。
? ? ? ?元素周期表中的智慧禽额，從此開始，說的好的皮官，請給予點贊脯倒，說的不好的，請給予留言捺氢，我將及時改正藻丢。再次感謝您的閱讀！
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 靜悟緣
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2018年8月7日
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