在现代材料设计中,设计与制造高强度、大的弹性变形、低密度的高性能材料是一个长期的目标和挑战。在航空航天材料中,在保证材料相当高的强度的同时,材料的密度越低,其额外的能量消耗越少。几乎所有的结构材料都存在两对明显的冲突:一是高强度与大的弹性变形之间的冲突;二是高强度与低密度之间的冲突。一些轻元素化合物,如碳化硅和碳化硼等,因兼具低密度和高强度的优异性能组合,成为了军用装甲和航空防护罩以及某些重要设备保护装置的首选材料。然而,大多数陶瓷只能发生很小的弹性变形（<1%）,并在超过弹性变形极限后立即发生脆性断裂。由于碳具有形成sp、sp~2、sp~3杂化键的灵活性,因此碳可能成为具有优异综合性能的材料,例如低密度、高强度、高硬度、高弹性和可调的电子性能。本文选用不同颗粒尺寸的金刚石纳米粉体（6 nm、10 nm、35 nm、80 nm、230 nm）为原料,采用放电等离子烧结方法（SPS）在40 MPa、不同温度下研究了金刚石纳米粉体的颗粒尺寸与烧结得到的轻质碳块材的组织结构和机械性能的内在联系。其中以平均颗粒尺寸是6 nm的金刚石粉体在1500℃烧结得到的碳块材的综合性能较佳,碳块材的密度是0.85 g/cm~3,压缩强度达到312 MPa,极限弹性应变达到6.5%,这种碳块材的微观组织结构是由弯曲的石墨烯碎片混乱的排列在一起形成的,在石墨烯碎片间产生了大量的封闭孔洞;原料颗粒尺寸是35 nm和80 nm的粉体烧结得到的碳块材具有不同于6 nm和10 nm的金刚石粉体烧结得到的碳块材的微观组织结构,其由类洋葱结构的多层石墨烯相互缠绕在一起,其中原料颗粒尺寸是35 nm的金刚石粉体烧结得到的碳块材具有最高的压缩强度,其压缩强度达到了537 MPa;我们选用了原料颗粒尺寸是6 nm的金刚石纳米粉体烧结得到的轻质碳块材进行了纳米力学实验,测试结果表明:轻质碳块材的压缩行为具有明显的尺寸效应,通过减小样品尺寸至微米量级,合成的轻质碳材料的压缩强度能够进一步提升,当碳块材微柱的尺寸减小到1μm时,压缩强度达到0.8 GPa,总压缩应变接近30%,并伴随有明显的塑性变形。