2019中美高校石墨烯基础研究面面观精品教育.doc
石墨烯基本知识共92页
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
END
13、遵守纪律的风气的培养，只有领 导者本 身在这 方面以 身作则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动者的 团结一 致，是 取得最 后胜利 的保证 。—— 列宁 摘自名言网
15、机会是不守纪律的。——雨果
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
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。
石墨烯及其功能结构的可控制备和应用基础研究共3篇
石墨烯及其功能结构的可控制备和应用基础研究共3篇石墨烯及其功能结构的可控制备和应用基础研究1石墨烯及其功能结构的可控制备和应用基础研究石墨烯(Graphene)是一种由碳原子构成的二维材料，由于其优异的物理化学性质，已被广泛研究和应用。
与传统材料相比，石墨烯具有许多独特的性质，如高的电导率、高的热传导率、高的机械强度、高的透明性和大的比表面积等。
因此，石墨烯在电子器件、化学传感器、能量存储和转换、生物医学和纳米技术等领域都有着广泛的应用和潜在的前景。
然而，石墨烯的可控制备和应用基础研究是时下研究的重点和难点之一。
石墨烯的制备方法可分为化学气相沉积法、机械剥离法、溶液剥离法、化学还原法等。
不同的制备方法具有不同的优点和缺点，例如，机械剥离法能够制备大面积的石墨烯单层膜，但一般要求使用厚度均匀的单晶金属衬底，且制备时间长；化学气相沉积法可以制备高质量的大面积的石墨烯单晶，但需要高温高真空条件和昂贵的设备和材料。
因此，如何在可控的条件下制备高质量、大面积的石墨烯单层膜和功能结构，是当前的研究热点和难点之一。
近年来，围绕石墨烯及其功能结构的制备和应用，产生了诸多的研究热点和成果。
其中，对石墨烯结构的改性、调控和功能化是研究的重点之一。
石墨烯能够通过化学修饰、杂原子掺杂、纳米尺度的处理等方法实现结构改性和调控，例如，引入双键、芳香族或杂原子等改变其电子结构和性质，或通过纳米孔洞或微小结构等实现其选择性分离和过滤功能。
此外，通过将石墨烯和其他材料复合，制备出石墨烯基复合材料，可以实现其在电子器件、催化剂、生物传感器等方面的应用。
除了制备和改性的方法外，研究者们还探索了石墨烯及其功能结构在电子、光电、化学等方面的应用，例如，石墨烯薄膜在太阳能电池、场发射、透明电极等器件中有着重要的作用；石墨烯材料的传感性能也受到了广泛的关注，并在高灵敏性的化学传感器、生物传感器和环境监测方面有着广泛的应用前景。
总之，石墨烯及其功能结构的可控制备和应用基础研究是当前材料科学和纳米技术领域的重要研究方向。
石墨烯材料讲义
1.透明电极
1.1 触摸面板
2013年1月，中科院重庆绿色智能研究院表示他们已经实现了15英寸单层石墨 烯的制备，并成功地将石墨烯透明电极应用于电阻触摸屏上，制备出7英寸石 墨烯触摸屏
• Graphene and Graphene Oxide: Synthesis, Properties,and Applications Yanwu Zhu , Shanthi Murali , Weiwei Cai , Xuesong Li , Ji Won Suk , Jeffrey R. Potts ,and Rodney S. Ruoff * 2010, 22, 3906–3924
—— 任正非 华为总裁
迁移率
Migration rate
载流子在单位电场作用下平均漂移速度
载硅流材子料可的以近10乎0光-10速00移倍动
电阻率
resistivity
表明物质电阻特性
“石墨烯是目前已知物质中室温电阻率最低的材料。”
• 室温量子霍尔效应
Hall Effect
• 自旋传输性质
Spin Transport
电化学合成法
Liu, N., Luo, F., Wu, H., Liu, Y., Zhang, C. and Chen, J. (2008). Adv. Funct. Mater., 18: 1518–1525
石墨烯的应用
由于石墨烯优良的电热光力性能，在许多领域有着潜在的应用价值，从电子 产品到能源领域，甚至太空电梯，都可以以石墨烯为原料，以下图为例
石墨烯的制备
石墨烯科普PPT课件
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石墨烯材料制备
3、热膨胀法 用酸进行插层反应得到膨胀率较低的石墨鳞片， 鳞片的平均厚度约为30μm，横向尺寸在400μm左 右，这种石墨鳞片就是可膨胀石墨。将这种可膨 胀石墨放入微波或高温炉中加热，就可以的到厚 度为几纳米到几十个纳米的纳米石墨片。
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石墨烯材料制备
Outline
➢石墨烯材料的简介 ➢石墨烯材料的制备 ➢石墨烯材料的性质 ➢石墨烯材料的应用 ➢石墨烯材料的展望
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石墨烯材料的性质
1、力学性质——比钻石还要硬
数据转换分析：在石墨烯样品微粒开始碎裂前，它们每 100纳米距离上可承受的最大压力居然达到了大约2.9微牛。
据科学家们测算，这一结果相当于要施加55牛顿的压 力才能使1米长的石墨烯断裂。如果物理学家们能制取出 厚度相当于普通食品塑料包装袋的（厚度约100纳米）石 墨烯，那么需要施加差不多两万牛的压力才能将其扯断。 换句话说，如果用石墨烯制成包装袋，那么它将能承受大 约两吨重的物品。
施加外部机械力时，碳原子面就弯曲变形，从而使 碳原子不必重新排列来适应外力，也就保持了结构 稳定。这种稳定的晶格结构使碳原子具有优秀的导 电性。
石墨烯最大的特性是其中电子的运动速度达 到了光速的1/300，远远超过了电子在一般导体中 的运动速度。这使得石墨烯中的电子，或更准确地， 应称为“载荷子”(electric charge carrier)， 的性质和相对论性的中微子非常相似。
石墨烯的应用
微电子领域 微电子领域也具有巨大的应用潜力。研究人员甚至将石
2019年生而不凡——新材料之王石墨烯阅读附答案-优秀word范文 (3页)
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石墨烯是什么?到底有什么特性让它备受推崇?石墨烯是从石墨材料中剥离出来的，它由碳原子组成，并且只有一层原子厚度，是一种二维晶体。
201X年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，成功从石墨中分离出石墨烯，证实它可以单独存在，两人也因此共同获得201X年诺贝尔物理学奖。
实际上石墨烯本来就存在于自然界，只是难以剥离出单层结构。
石墨烯一层层叠起来就是石墨，厚1毫米的石墨大约包含300万层石墨烯。
铅笔在纸上轻轻划过，留下的痕迹就可能是几层甚至仅仅一层石墨烯。
石墨烯对物理学基础研究有着特殊意义，它使一些此前只能纸上谈兵的量子效应可以通过实验来验证，例如电子无视障碍、实现幽灵一般的穿越。
但更令人感兴趣的，是它那许多“极端”性质的物理性质。
作为目前发现的最薄、最坚硬、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，石墨烯被称为“黑金”，是“新材料之王”，科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪。
”石墨烯既是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍。
同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。
如果用一块面积1平方米的石墨烯做成吊床，本身重量不足1毫克可以承受一只猫的重量。
难以想象的是，石墨本身几乎是最软的矿物质(莫氏硬度只有1-2级)，“切”成一个碳原子厚度的薄片时，“性格”会发生如此之大的变化，石墨烯的硬度比莫氏硬度10级的金刚石还要高，但却又有很好的韧性，可以弯曲。
因为只有一层原子，电子的运动被限制在一个平面上，石墨烯也有着全新的电学属性。
石墨烯课题研究
石墨烯的制备与研究摘要：石墨烯因具有独特二维结构及优异的理化性质，是一种具备巨大应用潜力的新型纳米碳质材料。
单一的石墨烯材料很难充分满足各个领域的应用需求,且石墨烯片层容易堆叠和团聚,制约了其实际应用的发展。
通过掺杂、改性、组装和复合等手段制备石墨烯衍生物及石墨烯纳米复合物等石墨烯基材料可以丰富并优化石墨烯的性质,拓展并提升石墨烯的性能,对于促进石墨烯的实际应用具有重大意义。
作为一种新型石墨烯衍生物,多孔石墨烯以其二维片状结构、超高比表面积、开放的能带间隙、丰富的活性位点等特性吸引了研究者的很大关注。
本文主要就石墨烯主要的化学制备方法进行了简要分析，包括外延生长法、化学气相沉积法、有机合成法等，并对各方法的进展情况及主要优缺点进行了简要的综述，着重介绍了化学气相沉积法和外延生长法在石墨烯制备中的应用和前景。
关键词：石墨烯；领域进展；外延生长法；气相沉积法1 石墨烯结构类型及主要成果1.1物理构型石墨烯,即石墨的单原子层,是碳原子按照sp2碳-碳(C-C)键形成的以蜂窝状排列的二维晶体结构。
作为集多种优越性能于一身的新型材料石墨烯，在电子迁移方面有着独特的优势，因其只有单层原子，使得电子的运动被限制在一个平面上，有全新的电学属性，被认为是世界上导电性能最好的新型材料，电子在其中的运动速度远远超过了其余材料中导电速度，最高可达1/300倍的光速，其电子迁移率高于硅材料两个数量级。
在实际生活中，若在塑料中掺入很少量的石墨烯，便使塑料的导电性能大大增加，抗热、抗拉、超强韧，在汽车、飞机和卫星制造中具有极高的应用前景，与此同时，石墨烯的产业化应用步伐正在加快，基于已有的研究成果，未来实现商业化的方向主要有航空航天、新能源电池领域和移动设备等多个领域。
现今，各国主要行业已着眼于此方面的商用市场，作为基础材料的石墨烯的发展前景也越来越被看好。
经调查显示，手机触摸屏和平板电脑对石墨烯材料触摸屏的需求日益增长，一些公司的研究人员也已经制造出由多层石墨烯等材料组成的透明可弯曲显示屏，相信大规模商用指日可待。
石墨烯的结构与应用 ppt课件
• 石墨烯的定义 • 石墨烯的结构 • 石墨烯的发现 • 石墨烯的性能 • 石墨烯的应用
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石墨烯材料的定义
石墨烯（Graphene）是 碳原子紧密堆积成单层 二维蜂窝状晶格结构的 一种碳质新材料，厚度 只有0.335纳米,仅为头发 的20万分之一，是构建 其它维数碳质材料（如 零维富勒烯、一维纳米 碳管、三维石墨）的基 本单元，具有极好的结 晶性、力学性能和电学 质量。
• 石墨烯的力学性能 墨烯是目前已知强度最高的材料之一，同时还具有很好的韧
性，且可以弯曲。
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• 柔性显示屏
石墨烯的应用
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• 防锈
石墨烯不溶于水并且具有高导电性，与钢组合可以防止接触水并减缓氧化铁的 电化学反应。
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纳米材料之石墨烯?石墨烯的定义?石墨烯的结构?石墨烯的发现?石墨烯的性能?石墨烯的应用石墨烯材料的定义石墨烯graphene是碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料厚度只有0335纳米仅为头发的20万分之一是构建其它维数碳质材料如零维富勒烯一维纳米碳管三维石墨的基本单元具有极好的结晶性力学性能和电学质量
石墨烯的结构与应用
纳米材料之石墨烯
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精品资料
• 你怎么称呼老师？ • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你
是否会认为老师的教学方法需要改进？ • 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我
笨，没有学问无颜见爹娘 ……” • “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
7Leabharlann 石墨烯的结构石墨烯（Graphene） 是一种由碳原子以 sp2杂化方式形成的 蜂窝状平面薄膜，是 一种只有一个原子层 厚度的准二维材料， 所以又叫做单原子层
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中美高校石墨烯基础研究面面观纵观全球各国对石墨烯的关注度，若说最热衷的是中国，那么相对淡定些的当属美国了。
然而，即便如此，美国高校在石墨烯基础研究创新研发方面也不断传出好消息。
那么，美国高校是如何在相对冷静的氛围中，保持基础研究的创新活力呢？带着这些问题，科技日报记者采访了中美几所高校从事石墨烯基础研究的一流专家，希望通过剖析和冷静思考，能够进一步激发和提升国内高校基础研究的巨大创新潜力。
心态：有序理性与快赶猛上
美国对石墨烯研发虽然非常重视，但相比欧盟，似乎在战略上并没有把其提到高度；更不像中国，对石墨烯的研究项目也无优先级的待遇。
美国西北大学材料科学与工程副教授黄嘉兴博士对科技日报记者说，尽管如此，美国在石墨烯领域的研究保持着前沿地位，培养了不少相应的后备人才，同时也促进了与石墨烯有关领域的研究进展，如二维材料制备、加工和性能研究，以及石墨烯合成生产表征方面的科研仪器，还促进了一批小公司的创立。
他介绍说，美国大学的科研基本完全由外部资助，而有关部门审核申请石墨烯研发经费的项目理性而严谨，仅以“石墨烯研究很重要”为由根本不予批准；若说“石墨烯可应用到
能源或者医疗领域当中”则被视为陈词滥调。
这就需要大学科研人员在申请时，特别说明其研究能够解决什么样的基础性问题，到底能应用到何处。
所以，申请石墨烯项目经费变得越来越不容易，这就逼着高校的教授发挥出更高的创造力。
他分析到，目前国内对石墨烯的热度非常高，一方面科研经费比较充分，这对科研人员是机遇，而未来有可能会像美国一样“僧多粥少”，申请科研经费的要求变得愈加严格；另一方面，出现一些概念混淆，石墨烯产品尚未出场而其股票疯涨的乱象，这会使青年学者内心纷乱浮躁，只想快赶猛上出成果和效益。
因此，对于科研的心态，保持冷静和理性的头脑，鼓励做更多的尝试，会更有序一些。
导向：基础为先与偏重应用
基础科研最容易给人惊喜，为应用研究提供原始驱动力。
对于石墨烯的研究，中国高校及科研院所偏重于应用方向，而美国大学更关注基础研究。
清华大学深圳研究生院院长康飞宇教授告诉科技日报记者，清华大学开展石墨烯应用的研究相对较早，涉及的领域很广泛。
他带领的团队在应用方面做得很多，主要是电池、导热和散热等，申请了30多个专利，其中有十几个成果已转化。
然而，基础研究需要资金的支持，而合作资助的企业在目标上却有一定的错位，考虑的是科研能否快速得以应用和赢得
利润，但是没有基础研究的源头创新哪有未来的领先！此外，在创业方面，教授在研究和产业之间起不到桥梁作用，这也是国内论文和申请专利很多，成果转化却相对少的原因之一。
黄嘉兴说，美国的大学鼓励把想法还原到最具创造力的研究上，因此比较看重基础研究。
大学教授不都是多面手，最好别逼着每位教授都去做产业化，应该给其一个选择，能够安心“坐冷板凳”专注基础科研而不必担忧生计问题。
美国把科研分为三部分并形成一定模式：完全基础研究、从基础到应用转型以及成果转化。
大学教授不一定三段都介入，可以参与前两段，而最后一段需要有技术和眼光的人去做。
如果有些实验室的研究成果需要转化，老师和学生会被安排接受市场化的培训，只要项目的可行性通过评审，就可去申请得到小型创业基金资助。
目标：独一无二与追逐热点
不久前，在清华大学深圳研究生学院举行了2019石墨烯高峰论坛，首次为广大青年学子开设了一场“我的科‘言’”竞赛。
十几名中外选手中，唯一一位女学生闫欣荣获第二名，她是来自无锡江南大学理学院主修光电信息的大三学生，当场一位国外著名大学教授主动向她发出邀请，希望未来能报考他的博士生，加入其研究团队。
为何仅凭学生十分钟的演讲，国外教授就要收其为徒呢？这
次竞赛的评委之一、大连理工大学能源研究院副院长邱介山教授告诉科技日报记者说：“中国学生闫欣得到评委一致认可在于其清晰的逻辑思维、从容地解说及流利的英语，国外老师则更看重其研究方法。
”
他进一步指出，与国外学生相比，中国学生整体综合科研素质存在很大差距，仅约10%的人比较优秀，大多数缺乏独立创新能力，对老师依赖程度很大，而且学校里的课题组老师和学生希望多出论文得到晋升，难免会跟着热点走，与我们基础研究的目标不一致。
然而，高素质的优秀研究生群体是实现国家科技发展目标的关键和基础。
导师和学生都需志存高远些，尽快培养和提高学生对科研的兴趣和悟性，围绕国家和社会需求，及其所在学科领域有待解决的关键问题，做踏实、系统而深入的研究。
而美国高校非常注重研究是否是独一无二的。
黄嘉兴说，“在西北大学有个传统，鼓励学生在做研究期间拿到指标性的成果，开创或者扎实地推进一个研究方向。
毕业后每个学生就有了一张自己的‘科研名片’，体现做过的研究在相关领域中起到过关键作用。
这让他们感到做基础科研是一件值得骄傲和有意义的事情，也是未来学生找工作的‘敲门砖’。
”。