要說碳材料大家肯定會想到煤炭，但碳材料大家庭可不止煤炭一種。從石墨到金剛石、從碳纖維到碳納米管、從富勒烯到石墨烯，碳材料大家庭可謂五彩繽紛，各行各業(yè)都有碳材料的應用。碳材料是人類最早利用的元素，人類對碳材料的利用伴隨著人類文明史的發(fā)展，現(xiàn)在我們回顧一下碳材料的前世今生。

中國人是最早利用碳材料的，從文獻記載和考古發(fā)掘來看，至遲在漢代就已用煤了?！稘h書。地理志》說：“豫章郡出石，可燃為薪?！痹フ驴ぴ诮窠魇∧喜浇@里所說的可燃為薪的石頭，其實就是煤?？梢娺@時煤已用于群眾的日常生活。18世紀工業(yè)革命，開啟了煤炭作為工業(yè)燃料的時代，直到今天煤炭也是我們重要的能量來源，全國煤炭發(fā)電占總發(fā)電量的80%。

碳材料的另一種存在形式是金剛石，印度是首先發(fā)現(xiàn)鉆石的國家，3000年前，印度是鉆石的產(chǎn)地。自2500年前至18世紀初印度克里希納河、彭納河及其支流是世界只能產(chǎn)出鉆石的地方，歷史中許多有名鉆石如光明之山（kohi-noor）、奧爾洛夫（orloff）和大莫臥兒（great mogul）都來自印度，但印度的鉆石產(chǎn)量很小。至1725年巴西鉆石的發(fā)現(xiàn)及開采，使巴西取代印度，成為當時全球鉆石的最重要產(chǎn)地。1867年以后，南非發(fā)現(xiàn)了沖積砂礦床和大量原生金伯利巖筒使得南非成為首要鉆石生產(chǎn)國，其產(chǎn)量長期處于世界前列，并由此開創(chuàng)了鉆石業(yè)的新紀元。1905年，在南非阿扎氏亞發(fā)現(xiàn)了金伯利巖巖筒—普列米爾巖筒，并在此發(fā)現(xiàn)庫利南鉆石。南非擁有世界上產(chǎn)量大、且最現(xiàn)代化的維尼蒂亞鉆石礦。

雖然人類對碳材料的利用非常早，但是人類真正對碳材料的認識卻是最近200-300年的事。1722年，瑞尼·瑞歐莫發(fā)現(xiàn)鐵在轉(zhuǎn)變?yōu)殇摰倪^程中會吸收一種物質(zhì)，今天人們知道這就是碳。1772年，安東萬·拉瓦錫證明鉆石是完全由碳組成的。他燃燒了木炭和鉆石，發(fā)現(xiàn)兩者都沒有產(chǎn)生水，而且形成的二氧化碳質(zhì)量相同。人們曾以為石墨是鉛的一種形態(tài)，但卡爾·威廉·舍勒在1779年證明了它和木炭相同，但混有小量鐵，并會氧化之后釋放二氧化碳。1786年，法國科學家克勞德·貝托萊、加斯帕·蒙日和沙爾·奧古斯丁·范德蒙以拉瓦錫對鉆石所用的方法證明，石墨同樣主要由碳組成。石墨在燃燒后同樣留下了鐵，因此他們以為鐵在石墨結(jié)構(gòu)中是必要的。拉瓦錫在他1789年的教科書中將碳列為化學元素。1985年，科學家發(fā)現(xiàn)了一種新的碳單質(zhì)富勒烯，其中包括巴基球、碳納米管等等。發(fā)現(xiàn)者羅伯特·柯爾、哈羅德·克羅托和理查德·斯莫利因此獲得了1996年的諾貝爾化學獎。后續(xù)請見碳纖維的前世今生（二）

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