碳炔是碳原子聚集在一起形成的链，这些碳原子通过双键或者交替的单键和三键连接在一起。碳炔被认为是世界上最强韧的材料，强度比钢高200多倍，超过钻石40倍，是石墨烯抗拉强度的2倍。碳炔在未来超高强度设备的发展中将有很重要的用途。

概述

碳炔：是碳的同素异形体(以SP杂化成键)，碳单质的一种。

别名：卡宾、卡宾碳、线型碳、炔碳、聚炔碳、白碳等。

英文名字：Carbyne，Carbine，Linear carbon。

结构：碳炔具有2种分子构型，一种是具有碳碳叁键与单键交替碳链的碳炔（α-碳炔或线型碳）（-C≡C-）n，另一种是具有累积碳碳双键碳链的碳炔（β-碳炔或线型碳）（=C=C=）n。

发展历史

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。但他也警告称，由于其极不稳定，因此很难制造出来。此前，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，因而在电子设备领域广受关注。

美国工程（engineering）网站2013年10月14日报道，赖斯大学的计算模型证明碳炔是世界上最强的材料。

尽管科学家们可采用某些方法让碳链保持稳定，但此前只能制造出最多拥有100个碳原子的不稳定碳链。维也纳大学的托马斯·皮赫莱尔团队通过新方法大批量制造出稳定的碳长链，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”。

在最新研究中，科学家们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。该研究第一作者石磊（音译）表示：“最新研究朝我们最终真正认识碳炔迈出了关键一步。”

尽管这次制造出的碳炔长链比以前长，但肉眼仍然看不见，研究人员通过透射电子显微镜、X射线衍射仪、近场共振拉曼光谱法证实了这一碳链的存在。结果表明，这种碳链在实验环境下非常稳定，其电学性能取决于碳链的长度。而且，由于碳炔的力学和电学属性与众不同，未来或有助科学家们制备出新型纳米电子和光机设备。

争论

天文学家一直认为他们曾在太空中发现过碳炔的信号，化学家则为是否能在地球上合成这种材料争辩了几十年。直到几年前，有人合成出了44个原子长的碳炔链，才让这一切归于平静。

性能

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，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。

碳炔还有一些有趣的性能。其柔韧性与聚合物和双链DNA相似。当发生扭曲时，其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，新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。