碳纳米管硬是因为碳纳米管由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管 。层与层之间保持固定的距离，六边形结构连接完美，因此碳纳米管硬度极高 。碳纳米管由单片纯石墨构成 。是一种简单的“无缝圆柱形中空纤维”，它相对原子质量较低，分子排列密集且以纳米为单位 。碳纳米管作为一维纳米材料，因此重量很轻 。
【碳纳米管为什么又硬又轻】碳纳米管具有良好的力学性能，CNTs抗拉强度达到50～200GPa,是钢的100倍，密度却只有钢的1/6，至少比常规石墨纤维高一个数量级；它的弹性模量可达1TPa，与金刚石的弹性模量相当，约为钢的5倍 。对于具有理想结构的单层壁的碳纳米管，其抗拉强度约800GPa 。碳纳米管的结构虽然与高分子材料的结构相似，但其结构却比高分子材料稳定得多 。碳纳米管是目前可制备出的具有最高比强度的材料 。若将以其他工程材料为基体与碳纳米管制成复合材料，可使复合材料表现出良好的强度、弹性、抗疲劳性及各向同性，给复合材料的性能带来极大的改善 。
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