首先需要了解一个叫同素异形体的东西：比如氧气在正常情况下，是无害的，但是氧气达到一定浓度后，再经过太阳辐射分解成氧原子，氧原子再与周围的氧分子结合，最终会形成剧毒的臭氧。

还有就是白磷跟红磷，同样是磷元素组成，前者含有剧毒，而后者是完全无毒的。

这就是所谓的同素异形体，根据不同的结构，最终形成了完全不同的性质。

金刚石的结构是一个碳原子周围有四个碳原子，原子间靠着非常强的共价键结合，形成了立方面格子晶体结构，所以非常坚硬。

金刚石结构图

石墨的结构是分层的，同一层内，碳原子之间思考化学键的连接作用在一起，也是比较坚固的，但是层与层之间是靠微弱的范德华力作用，连接在一起，所以层与层之间是可以互相滑动的，所以比较柔软。

石墨结构图

石墨烯则是石墨分离出的单独的一层，所以石墨烯会非常稳定，属于厚度只有一个碳原子直径大小的"二维材料"，正因为这种结构，导致石墨烯拥有非常强的特性：

石墨烯

★超薄，由于厚度只有一个碳原子直径大小，所以可以说是目前最薄的材料，厚度为0.335nm（1mm = 1000um 1um = 1000nm，约为人发的1 / 200,000）

★超强的强度，是普通钢的200倍。如果未来石墨烯产量增加，用石墨烯代替钢铁作为建筑、工业材料，对房屋强度、高度会有前所未有的提升，对于汽车、军工装备也会有很大改进，从而大大增加强度与减少能源消耗。