石墨烯—新材料-课件
石墨烯ppt
SiC外延法
利用硅的高蒸汽压在高与1400的高真空下使硅挥发， 剩余碳重排形成石墨烯。
优 缺 点 对 比
机械分离法 可以制备高质量的石墨烯，但 产率低，无法实现工业化。
CVD法
质量高，但条件要求高，需严 格控制温度和压力，不经济。
氧化还原法 产量高，成本低，可宏量制备， 但是会带来缺陷，影响性能， 造成废液污染。 溶剂剥离法 可制备高质量石墨烯，但是产 率低。
电子迁移率为光的1/300 计算及元件中104m/s 比在硅内快100倍 砷化镓中5×105m/s
机械分离法
石 墨 烯 的 制 备 方 法
化学气相沉积法（CVD法）
氧化还原法 加热SiC法 溶剂剥离法
取向附生法
机械分离法
1 2
对石墨晶体施加机械力，分离石墨烯
HOPG（高定向热解石墨）的应用
控制噪声
光子传感器 抗癌 储氢材料
气体传感器
防弹衣，纸片状飞机材料
几组数字
结构稳定，c-c键1.42埃，键能大，c-c键连接 柔韧，碳原子面可弯曲。 强度大，石墨烯制成普通厚度的食品袋，可承 受2吨压力。硬度比钻石还硬，是世界上最好钢铁 的100倍。透光性好，只吸收2.3％的光。
电阻率10-8Ω· m
导热系数5300W/m· k
铜1.7× 10-8Ω· m
铜380W/m· k，碳纳米管 3500W/m· k
溶剂剥离法
取向附生法
将少量石墨分散于溶剂中，形成低浓度分散液， 高温把碳深入钌，降温后碳浮到钌表面， 利用超声波破坏石墨间层范德华力，溶剂进入石墨 一层一层的长，最下面一层的碳与钌只有 弱电偶和。 层间，最后剥离出单层石墨烯。
加热SiC法
加热单晶6H-SiC脱出Si，将氧气或氢气刻蚀处理 的样品在高真空下电子轰击，去氧化物，后加热 到1250-1450度恒温1-20min。
石墨烯PPT课件
所谓石墨烯，其实就是单层的石墨。
石墨是一种碳单质，由很多层碳元
素叠加而成；当我们从中分离出单
层的石墨片，石墨烯就产生了。虽
然石墨可谓是世界上最柔软的物质
之一，但石墨可比钢铁还要坚硬百
倍！
2020/2/19
3
2010年，两个科学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃消洛夫因为成功制取 了石墨烯而获得了“诺贝尔奖”！
超 强 度
2020/2/19
据说，如果将食品保鲜膜一样薄的石墨烯薄片盖在一 只杯子上，你如果试图要用铅笔戳穿它，那么你需要 一头大象站在铅笔上。
石墨烯按六边形晶格排 列，结构稳定，常被人 误以为它很僵硬，事实 上，石墨烯具有很强的 伸展性，能在受到外力 的情况下变形。这样， 碳原子就不需要重新排 列来适应外力，保证了 其稳定结构，使其比金 刚石还要坚硬，同时可 以来回拉伸。
2020/2/19
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石墨烯电池
石墨烯的另一个重要的应用就是石墨烯电池了。据说，三星已
经研发出了石墨烯电池!
充电五秒钟，
爆炸半个月！
三星董事长
这种新型的石墨 烯电池，5秒钟 即可给手机充满
点，但足可以使 用半个月！
石墨烯电池，利用了锂离子 在石墨烯表面和电极之间大 量穿梭运动的特性，开发出 的一种新能源电池。石墨烯 电池将促成一个新的革命。
早七（4） 张远洋
2020/2/19
1
石墨烯听起来是一个十分陌生的词汇， 石墨烯到底是什么？它有什么用？为什 么它非常的重要，让我们一起来揭秘吧
2020/2/19
2
分离石墨烯
大家想必都听说过石墨吧，生活中有很多物质都是由石墨构成的，比如：
铅笔
拿破仑曾经说过：“笔比剑更有威 力”，但他万万没有想到，在当今 的技术下，“铅笔”的确有过人的 威力！用铅笔中的碳提取出来的石 墨烯是一种强度超高，甚至超过金 刚石的物质，其“威力”的确巨大 无比。
石墨烯ppt课件
04
缺点
设备成本高，制备过 程复杂。
液相剥离法制备过程及优化策略
过程
将石墨或膨胀石墨分散在溶剂中，通 过超声波、热应力等作用剥离出单层 或少层石墨烯。
优化策略
选择适当的溶剂和剥离条件，如超声 功率、时间、温度等，以提高剥离效 率和石墨烯质量。
优点
制备过程简单，成本低。
缺点
难以制备大面积、单层的石墨烯。
未来挑战和机遇并存局面思考
技术挑战
石墨烯制备技术仍存在一些难题 ，如大规模制备、成本控制、质 量稳定性等，需要加强技术研发
和创新。
市场机遇
随着石墨烯技术的不断突破和市场 需求的持续增长，石墨烯产业将迎 来更广阔的发展空间，企业需要抓 住机遇，积极拓展市场。
跨界融合
石墨烯产业需要与其他产业进行跨 界融合，共同推动产业升级和创新 发展，如与互联网、人工智能等产 业的深度融合。
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消费电子市场需求
随着消费电子产品的不断更新换代， 石墨烯在智能手机、平板电脑、可穿 戴设备等领域的应用需求将持续增长 。
新能源市场需求
石墨烯在新能源领域具有广阔的应用 前景，如太阳能电池、锂离子电池、 燃料电池等，未来市场需求将不断扩 大。
医疗健康市场需求
石墨烯在生物医疗领域的应用也逐渐 受到关注，如生物传感器、药物载体 、医疗器械等，未来市场需求有望持 续增长。
三维多孔支架、细胞培养基质、神经修复导管
石墨烯组织工程支架材料的研究进展及前景
骨组织工程、皮肤组织工程、心肌组织工程
安全性评价和毒理学问题关注
石墨烯的生物安全性问题
01 细胞毒性、免疫原性、遗传毒性
石墨烯的体内代谢和毒性机制
2024版《石墨烯的研究》PPT课件
目录•引言•石墨烯的基本性质•石墨烯的制备方法•石墨烯的应用领域•石墨烯的挑战与前景•结论引言石墨烯是一种由单层碳原子组成的二维材料。
石墨烯具有极高的电导率、热导率和机械强度等优异性能。
石墨烯的发现引起了科学界的广泛关注，被认为是未来材料科学的重要发展方向之一。
石墨烯的背景与概念0102 03推动材料科学的发展石墨烯作为一种新型材料，其研究有助于推动材料科学的发展，为制备更高性能的材料提供新的思路和方法。
促进相关产业的发展石墨烯的优异性能使其在电子、能源、生物等领域具有广泛的应用前景，其研究有助于促进相关产业的发展。
提高国家科技实力石墨烯作为一种具有重要战略意义的材料，其研究水平的提高有助于提高国家的科技实力和竞争力。
石墨烯的研究意义国内研究现状国内石墨烯研究起步较早，目前已经取得了一系列重要成果，包括石墨烯的制备、表征、应用等方面。
国外研究现状国外石墨烯研究也非常活跃，许多国际知名大学和科研机构都在开展石墨烯相关的研究工作。
发展趋势未来石墨烯的研究将更加注重应用基础研究，探索石墨烯在各个领域的应用潜力，同时加强石墨烯的规模化制备和产业化应用等方面的研究。
国内外研究现状及发展趋势石墨烯的基本性质石墨烯是由单层碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。
二维碳纳米材料石墨烯中的碳原子以六边形进行排列，每个碳原子与周围三个碳原子通过σ键相连，形成稳定的晶格结构。
碳原子排列方式石墨烯中碳-碳键长约为0.142nm ，每个晶格内有三个σ键，所有碳原子均为sp2杂化。
原子尺寸零带隙半导体石墨烯是一种零带隙半导体，其载流子在狄拉克点附近呈现线性色散关系，具有极高的载流子迁移率。
高电导率由于石墨烯中载流子的特殊性质，其电导率极高，甚至超过铜等传统导体。
量子霍尔效应在低温强磁场条件下，石墨烯会表现出量子霍尔效应，这是其独特电学性质之一。
石墨烯的强度极高，其抗拉强度是钢铁的数百倍，同时具有优异的韧性。
石墨烯ppt
铜380W/m·k，碳纳米管 3500W/m·k 计算及元件中104m/s 砷化镓中5×105m/s
机械分离法
石
墨
化学气相沉积法（CVD法）
烯
的
氧化还原法
制
备 方
加热SiC法
法
溶剂剥离法
取向附生法
机械分离法
对石墨晶体施加机械力，分离石墨烯
1 HOPG（高定向热解石墨）用胶带粘，层层剥离。
2
臼式研磨仪
工艺的研究已成为热点。
石墨烯的应用
石墨烯晶体管
石墨烯的应用 光子传感器
控制噪声
储氢材料
抗癌
气体传感器
防弹衣，纸片状飞机材料
溶剂剥离法 可制备高质量石墨烯，但是产 率低。
取向附生法 石墨烯薄片厚薄不均，且与基 体的粘结会影响性能。
加热SiC法 产生缺陷，制备单一厚度的石 墨烯有困难，且SiC比较贵。
至今为止还未找到既可以满 足大规模生产，成本又低(石 墨烯的价格现在是钻石的15倍)， 而且生产出的石墨烯质量又
高的方法。因此对石墨烯生产
到1250-1450度恒温1-20min。
SiC外延法
利用硅的高蒸汽压在高与1400的高真空下使硅挥发， 剩余碳重排形成石墨烯。
优
机械分离法 可以制备高质量的石墨烯，但 产率低，无法实现工业化。
缺
CVD法 质量高，但条件要求高，需严
点
格控制温度和压力，不经济。
对 比
氧化还原法 产量高，成本低，可宏量制备， 但是会带来缺陷，影响性能， 造成废液污染。
一维
三维
二维
零维
发现过程
安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫将石墨 分离成小碎片，从碎片中剥离出较薄的石墨薄 片，然后用普通的塑料胶带黏住薄片的两侧， 撕开胶带，薄片就一分为二，不断重复，最后 仅剩下一层碳，便得到了石墨烯。并获得2010 诺贝尔物理奖。打破了二维单原子长程有序晶 体在非绝对零度不能存在的观点。
石墨烯简介ppt
石墨烯的制备方法：物理方法和化学方法 物理方法：机械剥离，印章切取转移印制，剖切碳纳米管等。 （1）机械剥离：利用是石墨层间结合强度较小的原理，用胶带 粘附在高度取向的石墨表面，反复粘附撕开，最终获得单层石 墨烯，难以精确控制，难以大规模制备。
（4）其他，离子筛、超轻型飞机，超坚石墨烯的发展前景
作为导电性、机械性能都很优异的材料，素来有“黑金子” 之称的石墨烯之前在中国市场上的价格近十倍于黄金，超过 2000元/克，目前随着产量的增加价格降低很多。
❖ 由于其独有的特性，石墨烯被称为“神奇材料”，科学家甚 至预言其将“彻底改变21世纪”。曼彻斯特大学副校长 Colin Bailey教授称：“石墨烯有可能彻底改变数量庞大的 各种应用，从智能手机和超高速宽带到药物输送和计算机芯 片。”
石墨烯电池
a （2）用于传感器 b
c
因为石墨烯极强的敏感性，可用于PH传感器，用于需要 高速工作的通信设备，如太赫兹波成像探测隐藏的武器， 在光电传感器检测光纤中携带的信息。
光电传感器 光敏二极管
（3）石墨烯复合材料 现在关于石墨烯的论文，70%是关于石墨烯复合材 料的，制备石墨烯复合材料在弹性，断裂强度和 断裂能方面显著提高。关于其他方面的性能有待 研究。
正是看到了石墨烯的应用前景，许多国家纷纷建立石墨 烯相关技术研发中心，尝试使用石墨烯商业化，进而在工业、 技术和电子相关领域获得潜在的应用专利。欧盟委员会将石 墨烯作为“未来新兴旗舰技术项目”，设立专项研发计划， 未来10年内拨出10亿欧元经费。英国政府也投资建立国家石 墨烯研究所(NGI)，力图使这种材料在未来几十年里可以从 实验室进入生产线和市场。
石墨烯结构图(共28张PPT)
•
尽管特斯拉实现这种高性能石墨烯电池的量产，可能
需要数年的时间，但是只要能够做出高性能石墨烯电池，那
么电动汽车就没有什么值得挑剔的了。这也意味着，电动汽
车离成为主流又更近了一步。
石墨烯时代
•
任正非在接受媒体采访时声称，未来10至20
年内会爆发一场技术革命，“我认为这个时代将来最
大的颠覆，是石墨烯时代颠覆硅时代〞，“现在芯片
的Model S电动汽车一次充电可以行驶265英里。然而，该公司
的CEO伊隆·马斯克上个月在接受媒体采访时表示，“一次充电
行驶500英里也是有可能的，而且我们很快就能做到这一点。
〞
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特斯拉可能很快就会推出一次充电即可行驶500英里
的电动汽车，因为高性能石墨烯电池的研发取得了不错的进
展，而这种电池的输出密度是锂离子电池的四倍。
的开展，人们发现，将石墨烯带入工业化生产的领域已为时不 ④石墨烯的发现，之所以意义重大，是因为它创造了诸多“纪录〞。
任正非在接受媒体采访时声称，未来10至20年内会爆发一场技术革命，“我认为这个时代将来最大的颠覆，是石墨烯时代颠覆硅时代〞，“现在芯
远了。因此，两人在2021年获得诺贝尔物理学奖。 片有极限宽度，硅的极限是七纳米，已经临近边界了，石墨是技术革命前沿〞。
研究历史
①想在一秒钟内下载一部高清电影吗？石墨烯调制器的问世或许能让这个愿望得以实现。 这以后，制备石墨烯的新方法层出不穷，经过5年的开展，人们发现，将石墨烯带入工业化生产的领域已为时不远了。 ⑥让材料学家更为惊喜的是，石墨烯几乎完全透光，透光率在97%以上。 同时，石墨烯太阳能技术的光电转换效率高达60%，是现有多晶硅太阳能技术的2倍，这使太阳能产业的升级成为可能。 根据美国环保局公布的信息，我们知道特斯拉广受好评的Model S电动汽车一次充电可以行驶265英里。
2024石墨烯技术PPT课件
contents •石墨烯概述•石墨烯制备方法•石墨烯表征技术•石墨烯应用领域•石墨烯产业发展现状与趋势•总结与展望目录石墨烯定义与结构定义结构石墨烯的每个碳原子与周围三个碳原子通过共价键连接，形成稳定的六边形结构。
这种结构使得石墨烯具有出色的力学、电学和热学性能。
石墨烯性质与特点力学性质石墨烯是已知强度最高的材料之一，同时还具有很好的韧性，可以弯曲成各种形状而不断裂。
电学性质石墨烯具有优异的导电性能，电子在其中的移动速度极快，使得石墨烯成为理想的电极材料。
热学性质石墨烯具有极高的热导率，可以快速地将热量从一个区域传递到另一个区域，这使得石墨烯在散热领域具有广阔的应用前景。
光学性质石墨烯对光的吸收率很低，且透光性极好，这使得石墨烯在透明导电薄膜等领域具有潜在的应用价值。
石墨烯发现历程及意义发现历程石墨烯最初是由英国曼彻斯特大学的两位科学家通过机械剥离法从石墨中分离出来的。
这一发现引起了科学界的广泛关注，并开启了石墨烯研究的新篇章。
意义石墨烯的发现不仅打破了二维晶体无法稳定存在的传统认知，而且为材料科学、凝聚态物理以及电子器件等领域的发展带来了新的机遇。
石墨烯的优异性能使得它在能源、环保、医疗、航空航天等领域具有广阔的应用前景，有望引领新一轮的技术革命和产业变革。
机械剥离法01020304原理优点缺点应用领域化学气相沉积法在高温下，碳源气体在催化剂表面分解并沉积形成石墨烯。
可控制备大面积、高质量的石墨烯；与现有半导体工艺兼容。
设备成本高，制备过程中可能产生有毒气体。
透明导电薄膜、电子器件、传感器等。
原理优点缺点应用领域原理优点缺点应用领域氧化还原法利用溶剂将石墨剥离成单层或少层石墨烯，适用于大规模生产。
液相剥离法碳化硅外延法电弧放电法激光诱导法通过高温处理碳化硅晶体，使其表面外延生长出石墨烯，适用于制备高质量石墨烯。
利用电弧放电产生的高温高压条件，将石墨转化为石墨烯，但产量较低。
利用激光束照射石墨表面，诱导出石墨烯，但设备成本较高。