为什么橡皮可以擦掉铅笔字

我们学习和工作时常用到铅笔和橡皮。用铅笔可以在纸上写字和绘图。如果写错了画歪了，只要用橡皮一擦，原先的笔迹就不见了。为什么橡皮会有这样神奇的效果呢？

天然石墨

我们用的铅笔芯其实并不是铅，而是石墨混合黏土制成的。石墨是黑色的，质地非常柔软，是世界上最软的矿石之一。当我们用铅笔在纸上写字时，铅笔芯会由于摩擦力的作用而掉落一些微小的颗粒，吸附在纸上，就形成了字迹。

有趣的是，柔软的石墨和坚硬无比的金刚石，居然都是由碳元素构成的，但是其硬度却有天壤之别。金刚石里的碳原子组成了一种立体的四面体结构，就像铁塔一样，每一个碳原子都与周围的4个碳原子紧密结合，使得所有的碳原子都紧紧地连接在一起，让它改变形状十分困难。而石墨里的碳原子是一层一层排列的。在同一层里，它们结合得很紧，碳原子间距只有0.142纳米，但层与层之间的结合却十分松散，间距为0.335纳米。所以石墨就像一叠扑克牌一样，只要轻轻一推，立刻就会散开。像这种由同一种化学元素组成但结构完全不同的物质，化学家称为“同素异形体”。

既然铅笔并不含铅，那为什么叫作“铅笔”呢？原来，在2000多年前的古希腊和古罗马，人们确实是用铅金属制成铅棒，利用铅与其他物体摩擦后留下的痕迹来写字的。1564年，在英国的博罗代尔，人们发现了一种黑色的矿物——石墨。石墨不但能像铅一样在纸上留下痕迹，而且其痕迹比铅痕要黑得多。当时，现代化学还没有出现，人们不知道石墨和铅在化学组成上的差异，就把石墨称为“黑铅”，而用石墨为笔芯制出的笔也就被叫作“铅笔”了，且一直沿用至今。

石墨的层状结构

虽然铅笔不含“铅”，但橡皮确实是用橡胶制成的。橡皮之所以能擦掉铅笔字，是因为橡胶分子和其他物质分子之间很容易发生摩擦作用，而且橡胶质地柔软，还有许多微孔结构，比纸更易吸附已经脱落下来的石墨碎屑。当橡皮蹭过纸面时，它和纸面的摩擦力会破坏铅笔留下的石墨碎片和纸面之间的吸附力，这些碎片和橡胶分子结合在一起，字迹就被擦掉了。

橡皮的历史其实也不是很长。1770年，英国科学家普里斯特利才发现了天然橡胶有擦去铅笔笔迹的功能。这个发现引起了很大的轰动，因为在这以前，人们是用面包来擦铅笔字的，既擦不干净也不卫生。如果是用纯粹的橡胶来擦字，铅笔末就会粘在橡胶上，结果越擦越脏。后来人们往橡胶里加入了硫黄和油等物质，使橡皮很容易掉屑，这样一来，被擦掉的铅笔末就会随着橡皮碎屑一起掉下了。（匡志强）

【微博士】石墨烯

简单地说，石墨烯就是单碳原子层的石墨。不过石墨烯的性质却大不相同，是一种二维材料。早在1930年苏联科学家朗道就从理论上探讨过它的性质，但制备却很困难，因为它太薄了容易卷曲。直到2004年盖姆和诺沃肖洛夫用了一年多时间才获得了几平方微米的石墨烯材料，他们因此获得了2010年诺贝尔物理学奖。这种二维材料是研究相对论量子力学最好的“实验场”，而且它紧密严整，没有结构缺陷，比钢铁强度更高，韧性更强，可以拉伸20%而不断裂。科学家预言它可以制成超薄、超轻、超强的材料，应用于飞机、火箭、防弹衣等产品，或用来制作快速充电的电池、量子计算机元件，甚至能用来建设太空电梯。因此已经有大批科学家投身于石墨烯的研究，也许不久它就会出现在我们的生活中。