这是一种古怪的东西，它好像违反了物理规律和化学规律……
不寻常的纳米世界
众所周知，碳是一种易燃物。点着碳——不论是灌木林、纸，还是木炭、煤球，它们都将燃烧，直至化作肉眼看不见的二氧化碳或者一氧化碳，什么都不会留下。这就是化学课本上告诉我们的碳燃烧时的基本情况。
然而一到尺寸需要用一米的十亿分之一来衡量的纳米世界里，我们的常识就靠不住了。譬如说科学家最近发现，在一根用碳制成的纳米管上涂上汽油，然后在一头点燃，火焰将沿着碳纳米管往前飞窜，纳米管被烧得通红，但火焰过后，碳纳米管却完整无损。这就好比一场杂技，表演者赤脚踩上一堆火，你本来以为他的脚会被烫伤的，结果却什么事也没发生。
本该烧起来的，却没有烧起来，这只是纳米世界里涌现出来的诸多古怪的新现象之一。在这个新的领域里，平时安分守己的分子们似乎一个个获得了新的个性，就好比你有一天惊讶地发现，隔壁那位好脾气的大叔竟然是世界拳击赛的冠军，或者街上那位卖豆腐的大嫂，曾经是举世闻名的芭蕾舞演员。这些古怪的性质，有一些已经被人们知道了几十年，有一些则刚开始被人认识。
很多平时很稳定、很不活泼的元素，一到了纳米的量级，就会变得活泼起来，甚至面目全非。比如说在通常情况下，铁是烧不着的，而50纳米的铁粉，燃点只有250℃，在空气中一点就着；金在通常情况下是金黄色的，而纳米金粉末却是红色的……最让人惊叹的还是我们最熟悉不过的碳。在宏观世界里，碳很脆，根本没有伸缩性，而一到纳米世界，它却一改古板的形象，玩出许多魔术般的新花样来：它可以比钢还硬，比羽毛还轻，比弹簧还有弹性，比碳还黑……对不起，这不是同义反复，我的意思是说，它可以做到比通常状态下的碳黑上好几倍。通过本文的主角——碳纳米管，相信你会对那个古怪、新奇的纳米世界有一个充分的认识。
碳在烈火中永生
我们知道，铅笔芯的主要原料——石墨是靠一层层碳原子平铺起来的。这些碳原子彼此相连，形成正六边形的网状结构。如果把一层或者几层碳原子网卷曲起来，形成一个空心的圆管，我们就得到了一种非常稀罕的材料——碳纳米管。
碳纳米管的直径一般只有几个到几十个纳米，管壁厚度仅为几个纳米，但它的长度理论上允许可以无限长，因此被人们看作是一种理想的一维材料。
为了领略这种新材料的神奇特性，让我们先来看一个实验。
取一瓶汽油，在地上淋出一条直线，边上放置一段同样长度的细干木棍，然后同时从一头点燃汽油和木棍。你会看到，火焰在汽油上“爬行”的速度要远比在木棍上快。
接下去，在地上用汽油再撒一条直线，然后取一根在汽油上浸泡过的同样长度的碳纳米管。按上述办法点燃。这时你看到了什么？你会看到，火苗在碳纳米管上的“爬行”速度比单纯在汽油上“爬行”的速度要快得多（经科学家测量，差不多快1万倍）；而且，火苗过处，碳纳米管被烧得通红，但等火苗过后，却完整如初。
测量表明，在汽油燃烧时，碳纳米管的温度一度达到大约2500ºC，按以前化学课本上的知识，在空气中，碳被加热到700ºC的时候就会变成二氧化碳，而现在在烈火中却纹丝不动，一副金刚不坏之身！这是怎回事呢？
自碳纳米管被发现以来，最先引人注目的特性就是它的优良的导热性。作为非金属的碳，当制成碳纳米管之后，它的导热性竟然比一般的金属还强100多倍，而且不论如何弯曲、打折，这种导热性都不会改变。看起来，热在碳纳米管中的传播几乎是不受任何阻碍的。对于这一现象，科学家至今都还无法解释。
在上述实验中，碳纳米管又表现出超强的耐热本领。科学家猜测，这个本领或许跟它的优良的导热性有关。可以作这样解释：当碳纳米管上一头的汽油点燃之后，释放出热量，热量进入碳纳米管，凭借其优良的导热性，在碳纳米管上飞速向前传播，于是把火苗还没烧到的地方的汽油也点燃了。各处的火苗几乎是在一瞬间同时点燃的，所以从效果上看，仿佛火苗在以非常快的速度传播。而且，热量也许传播得太快了，以至于无法在一个固定的地方聚集，所以本该发生的碳的燃烧反应也无从发生。
科学家还注意到，在火苗沿着碳纳米管飞速前进的时候，还会激发出大量电子，从而形成电流。从应用的角度说，这些电流携带的能量密度已经超过了一节锂电池，未来也许可以作为一种新型的能源。
世界上最黑的材料
当一些人还在把玩着单根碳纳米管的时候，另一些人已经在开始摆弄由上千万根碳纳米管组成的“碳纳米管丛”了。
特定的晶片涂上催化剂之后，置于真空容器中，然后往里通高纯度的一氧化碳或者甲烷气体，经过催化反应，碳原子就会从一氧化碳或者甲烷中分离出来，在晶片上长成一束束碳纳米管。
科学家通过选择合适的“密植”程度和碳纳米管的高度，培育出了有史以来最黑、最暗的材料。当一束光照入这种碳纳米管的“密林”中，99.95%将被吸收。这个发现刷新了一项吉尼斯世界纪录，在这之前最黑的材料对光的吸收率是99.84%。
至今科学家还没有完全弄明白，碳纳米管的“森林”是如何“吞下”光线的。这些碳纳米管的直径在10纳米左右，而它们的高度却有500微米，直径与高度之比几乎是一根铅笔的直径与一幢摩天大楼的高度之比。这些奇高、奇瘦的碳纳米管在顶部弯曲纠结在一起，形成这种材料的表面。
我们知道，光照到普通材料的表面，会以跟入射角相同的角度反射回来。这就是光的反射定律。而光照到这种碳纳米管丛的表面，仿佛软着陆了，绝大部分光都被吸收，那些没有被吸收的光反射时也不遵循光的反射定律，它们的反射似乎跟入射角度无关。目前没有一个理论能够解释这种现象。
已经有科学家把碳纳米管丛的这种性质用于实践中。他们用这种世界上最黑的材料制成“外套”，用来保护一些对光非常灵敏的装置。
最富弹性的人造肌肉
尽管碳纳米管在导热和吸收光方面非常引人注目，但最让人惊叹的还是它的弹性。
许多材料，当朝着一个方向延展的时候，在其它方向就收缩了。你不妨观察一下拉一根橡皮带时的情况，当它伸长的时候，它的宽度同时就缩小了。一般来说，橡皮带每拉长1个单位，在宽度方向就同时缩短0.5个单位。宽度的变化和长度的变化之比0.5，反映了材料的弹性，在力学上叫泊松比。泊松比越大，材料越富有弹性。比如说，弹性越大的弹簧，拉伸时越容易变细，而像软木塞，当你在纵向压缩的时候，纵向就瘪塌下去，横向的变化几乎为零，它的泊松比几乎为零，所以软木塞的弹性几乎为零。
当科学家把无数碳纳米管编织成地毯状时，发现这种材料的泊松比接近15，这差不多是世界上最富有弹性的材料，你只要轻轻一拉，一大团就很快缩成微小的一束。科学家已经利用碳纳米管的这一特性来制造人造肌肉。
我们身上的肌肉也可以收缩，但一般在粗细程度方面的变化小于40%，而用碳纳米管制成的人造肌肉从粗到细能够瞬间就变化超过230%，这给予了它很强的抗冲击本领和反应能力。并且它可以在极端高温或者低温的环境下工作，所以是制造未来太空机器人手臂的理想材料。
人造肌肉的极强收缩性在理论上已经得到了很好的解释。科学家相信，碳纳米管的其它性质不久也会被科学理论做出合理解释的。但是碳纳米管在生活中的应用则刚刚开始，其巨大的潜力我们一时还望不到边。
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