如果想一张纸厚度的材料就能防弹,那得保证材料的强度非常高。在实际自然界中强度高的材料大家都知道有金刚石,人工合成材料有石墨烯,C-C纳米管。这些材料共有的特点,那就是都是C元素形成的原子和原子之间的排列非常有序的单质,C-C键是强度高,稳定性好的化学键。以金刚石为例,金刚石的每个碳原子都以sp3杂化轨道与四个碳原子形成共价单键,键长为1.55×10^-10m,键角为109°28′,构成正四面体。每个碳原子位于正四面体的中心,周围四个碳原子位于四个顶点上,在空间构成连续的、坚固的骨架结构。因此,可以把整个晶体看成一个巨大的分子。由于C-C键的键能大(为347 kJ/mol),价电子都参与了共价键的形成,使得晶体中没有自由电子,所以金刚石是自然界中最坚硬的固体。我们再看石墨烯,石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化方式形成的蜂窝状平面薄膜,是一种只有一个原子层厚度的准二维材料,所以又叫做单原子层石墨,其具有十分良好的强度、柔韧、导电、导热、光学特性。C-C纳米管则是由石墨烯卷曲而成。
这些物质所体现出来的物理性质基本等同与原子之间的化学键。那么如果将这些微观材料继续不断的进行堆叠,理论上是可以制造出防弹甚至是防导弹的材料的(如果太脆,那就纤维增韧,勿喷,反正是理论分析),但是微观的原子排列难度非常大,而且很难控制。
另外纳米材料是对一定尺寸(0.1~100nm)物质的统称,大约相当于10~100个原子紧密排列在一起的尺度,由于非常小,已经接近电子的相干长度,它的性质因为强相干所带来的自组织使得性质发生很大变化。并且其尺度已接近光的波长,加上其具有大表面的特殊效应,因此其所表现的特性,例如熔点、磁性、光学、导热、导电特性等等。并没有强度的体现。
综上所述:我们终究会有一天会研制出薄如一张纸,而且非常轻的防弹衣,它必定是使用C族元素制作的,但不一定是纳米材料。或者说新型高强度复合材料防弹衣,所利用的纳米材料绝不是利用的它的强度,所以纳米材料不会成为制作防弹衣的主料。
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