碳結構如富勒烯、納米碳管、石墨烯等具有許多優異的性能。力學上，科研人員一直希望能充分利用其穩定、低密度、超高強度的特性。然而，當用這類碳結構來構筑宏觀三維材料的骨架或增強組分時，維持這類基本單位結構高強度的共價鍵無法得到保留：結構之間，或結構與基體之間的結合通常被較弱的相互作用取代，如范德華爾斯作用，這樣一來，實際得到的宏觀三維材料的強度比其碳構筑單元的強度低2~3數量級。

　　來自中國科學院力學研究所、美國科羅拉多大學、麻省理工學院的科研人員發現：通過石墨烯構筑的三維蜂窩結構，當蜂窩墻為sp2 鍵，蜂窩墻交界處形成特種結構的sp3 鍵時，這類純共價鍵組成的三維蜂窩結構在力學上是穩定的，而且具備超高比強度及高熱導。

　　下圖a顯示了這類典型的三維碳蜂窩結構；圖b解析了蜂窩交界處的典型穩定原子結構，由兩個5環及一個8環沿界面周期排布的陣列組成；圖c通過和目前最前沿研究報道的材料比強度的對比，碳蜂窩結構沿其zigzag方向（綠色符號）、扶手椅方向（紅色）及蜂窩的軸向都具有極高的比強度，顯示這類材料在輕質高強結構應用中的潛力。同時，該結構也有很好的導熱性能。研究成果發表在《納米快報》上。

　　該研究獲得了國家自然科學基金委的支持(魏宇杰，基金號11425211)。

　　三維穩定碳蜂窩結構及其與最前沿報道結構比強度對比