碳納米管為什麼又硬又輕

碳納米管硬是因為碳納米管由呈六邊形排列的碳原子構成數層到數十層的同軸圓管。層與層之間保持固定的距離，六邊形結構連接完美，因此碳納米管硬度極高。碳納米管由單片純石墨構成。是一種簡單的“無縫圓柱形中空纖維”，它相對原子質量較低，分子排列密集且以納米為單位。碳納米管作為一維納米材料，因此重量很輕。

碳納米管具有良好的力學性能，CNTs抗拉強度達到50～200GPa,是鋼的100倍，密度卻只有鋼的1/6，至少比常規石墨纖維高一個數量級；它的彈性模量可達1TPa，與金剛石的彈性模量相當，約為鋼的5倍。對於具有理想結構的單層壁的碳納米管，其抗拉強度約800GPa。碳納米管的結構雖然與高分子材料的結構相似，但其結構卻比高分子材料穩定得多。碳納米管是目前可製備出的具有最高比強度的材料。若將以其他工程材料為基體與碳納米管制成複合材料， 可使複合材料表現出良好的強度、彈性、抗疲勞性及各向同性，給複合材料的性能帶來極大的改善。