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并不是所有碳材料都是黑色的。金剛石也是碳材料,晶瑩剔透、光彩奪目,跟常見的石墨、碳纖維大相徑庭。以至于常人很難把金剛石歸結(jié)為碳材料的范疇。這里面顏色的差異就隱藏在組成碳材料原子的排列結(jié)構(gòu)上。
物質(zhì)表現(xiàn)出不同的顏色,其原理在今天已經(jīng)非常了解了,當(dāng)物質(zhì)(分子或離子)吸收了相當(dāng)可見光能量的電磁波后,就會(huì)表現(xiàn)出被人眼所能覺察到的顏色。所以物質(zhì)之所以具有不同的顏色,這是因?yàn)樗鼘?duì)不同的波長的可見光具有選擇性吸收的結(jié)果。而表現(xiàn)為黑色的碳材料,就是因?yàn)樗樟怂胁ㄩL可見光,所以表現(xiàn)為黑色。
表現(xiàn)為黑色的碳材料,如石墨、碳纖維、不定性碳等,之所以吸收所有的顏色的可見光,主要是因?yàn)楹惺⒕н@種結(jié)構(gòu)。
在元素周期表中,C排在第6位,原子核外有6個(gè)電子,按照電子排列規(guī)則,C原子外層有4個(gè)自由電子,需要與其他電子組合成化合建才能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。而石墨微晶結(jié)構(gòu)中,1個(gè)碳原子與周圍3個(gè)碳原子形成共價(jià)鍵,組成六邊形網(wǎng)格結(jié)構(gòu),這種六元網(wǎng)格結(jié)構(gòu)堆垛起來,形成石墨微晶結(jié)構(gòu)。