石墨烯的发展概况
石墨烯发展历程
石墨烯发展历程石墨烯是一种由碳原子构成的二维晶体结构，具有极高的导电性、导热性和机械强度，被誉为“未来材料之王”。
石墨烯的发现和研究历程可以追溯到20世纪60年代，但直到2004年才被成功分离出来，随后引起了全球科学界的广泛关注和研究。
石墨烯的发现石墨烯的发现可以追溯到20世纪60年代，当时科学家们通过电子显微镜观察到了一种由碳原子构成的薄膜结构，但由于当时技术条件的限制，无法对其进行深入的研究和应用。
直到2004年，英国曼彻斯特大学的安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫成功地将石墨烯从石墨中分离出来，并发现了其独特的物理和化学性质，这一发现被誉为“二十一世纪最重要的科学发现之一”。
石墨烯的研究自石墨烯被发现以来，全球科学界对其进行了广泛的研究和探索。
研究表明，石墨烯具有极高的导电性、导热性和机械强度，可以应用于电子器件、传感器、储能材料等领域。
此外，石墨烯还具有良好的光学性质和化学稳定性，可以应用于光电器件、催化剂等领域。
石墨烯的应用随着石墨烯的研究不断深入，其应用领域也在不断扩展。
目前，石墨烯已经应用于电子器件、传感器、储能材料、光电器件、催化剂等领域。
其中，石墨烯在电子器件领域的应用最为广泛，可以用于制造高性能的晶体管、集成电路等器件。
此外，石墨烯还可以用于制造柔性电子器件，具有广阔的应用前景。
石墨烯的未来石墨烯作为一种具有广泛应用前景的新型材料，其未来发展前景十分广阔。
随着石墨烯的研究不断深入，其应用领域也将不断扩展。
未来，石墨烯有望应用于更多的领域，如生物医学、环境保护等领域。
此外，石墨烯的制备技术也将不断改进和完善，使其在工业化生产中得到更广泛的应用。
总结石墨烯的发现和研究历程可以追溯到20世纪60年代，但直到2004年才被成功分离出来。
自此以后，全球科学界对石墨烯进行了广泛的研究和探索，发现了其独特的物理和化学性质，并将其应用于电子器件、传感器、储能材料、光电器件、催化剂等领域。
石墨烯的应用现状及发展
石墨烯的应用现状及发展石墨烯是一种由碳原子构成的二维材料，具有优异的电子、热学、力学和光学性质。
由于其独特的结构和性质，石墨烯被广泛研究和应用于多个领域。
本文将对石墨烯的应用现状及发展进行详细介绍。
一、电子学应用石墨烯的优异电子性质使其在电子学领域具有广泛应用前景。
石墨烯是一种零带隙材料，具有高载流子迁移率和高电导率，适用于制备高速晶体管和其他电子器件。
目前，石墨烯晶体管已成功制备，展现出了优异的电子传输性能。
石墨烯还可用于制备高性能柔性电子器件、传感器和光电导材料等。
二、能源应用石墨烯在能源领域的应用主要包括电池、超级电容器和太阳能电池等。
由于石墨烯的高电导率、高比表面积和优异的电化学性能，它被广泛应用于锂离子电池和超级电容器中。
石墨烯基锂离子电池具有高能量密度、长循环寿命和快速充放电速度等优势。
石墨烯还可以用于制备高效率的太阳能电池材料，提高光电转换效率。
三、材料科学应用石墨烯在材料科学领域的应用包括复合材料、纳米材料和柔性电子器件等。
石墨烯具有优异的力学性能和高拉伸强度，可用于制备高性能的纳米材料。
石墨烯基复合材料具有高导电性、高热导率和优异的机械性能，被广泛应用于航空航天、电子封装和结构材料等领域。
四、光学和光电器件石墨烯在光学和光电器件领域的应用主要包括光电探测器、光电二极管和激光器等。
由于石墨烯的光线吸收能力强、载流子迁移率高和透明性优良，它被广泛用于制备高性能的光电探测器和光电二极管。
石墨烯还可以用于制备紧凑型激光器，具有高功率、快速调制和窄线宽等优点。
五、生物医学应用石墨烯在生物医学领域的应用主要包括生物传感器、药物传递和组织工程等。
石墨烯具有优异的生物相容性、生物传导性和多功能性，可用于制备高灵敏度的生物传感器和药物传递系统。
石墨烯还可用于制备三维生物打印材料，促进组织的再生和修复。
石墨烯具有广泛的应用前景，在电子学、能源、材料科学、光学和光电器件以及生物医学等领域都有重要的应用。
石墨烯的发展历程PPT
• •
•
2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和 康斯坦丁·诺沃肖洛夫，从石墨中成功分离出石墨烯，而 他们分离的方法也极为简单，他们把石墨薄片粘在胶带上, 把有粘性的一面对折，再把胶带撕开,这样石墨薄片就被 一分为二。通过不断地重复这个过程,片状石墨越来越薄， 最终就可以得到一定数量的石墨烯。 十余年来，各国科研人员针对石墨烯开展了大量研究工 作，试图研制出高效、可控的制备石墨烯纳米带的技术工 艺。
石墨稀结构
• 石墨稀的基本结构单元 为有机材料中最稳定的 苯六元环，是目前最理 想的二维纳米材料。
• 理想的石墨烯结构可以看作是一层被剥离的石墨分子，每 个碳原子均为sp2杂化，并贡献剩余一个p轨道上的电子形 成大π键，π电子可以自由移动，赋予石墨烯良好的导电 性。二维石墨烯结构可以看是形成所有sp2杂化碳质材料
的基本组成单元。
石墨稀和其他碳元素的区别
•
石墨可以看成是多层石墨 稀片堆垛而成。
• 碳纳米管可以看作是卷曲 圆筒状的石墨稀。 • 富勒球可以看作通过多个 六元环和五元环按照适当 顺序排列得到的。
石墨稀的性能
•
石墨稀是迄今已知强度最大，厚度最小的材料，其强度 为钢的100倍，比金刚石还要坚硬，石墨中电子 最大 传输速度达到光速的三百分之一，传输速度比计算机芯片 中的硅还要快，石墨稀的室温下具有量子霍尔效应，双极 性电场效应等。
• 导电性极强: 石墨稀中的电子没有质量，电子的运动速度 超过了在其他金属单体或半导体的运动速度。石墨稀中电 子 最大传输速度达到光速的三百分之一，正因为如此， 石墨稀具有超强的导电性。
我国石墨烯产业发展概况及展望
新栅斟产业 Ｎ Ｏ． ９ ２ ０ １ ３■圈
可提 升 电极材 料 的 电导率 ， 进 而提 升 锂 离 子 电池 的充 放 电速 度 ； 同时 ， 石
表 面积 ， 在结 构上每个 单层石墨烯晶体
有 不 可 比拟 的优 势 ， 它 更环 保 、 更 便 宜， 也更耐用 。 当前 已有 多家公 司制造 出了样 品 ， 预计石 墨 烯触摸 屏在 近 一
苛 刻， 成本非常高。 氧化 石 墨 还 原 法
石 墨 烯 的某 些 特 殊 属 性 （ 量 子 霍 尔 效 应等 ） ， 在 气相 沉 积法 制 备 的石 墨
烯 中观 察 不 到 ， 说 明 气 相 沉 积 法 的
于碳纳米管。 普通碳纳米管的导热系数可 达３ ５ ０ ｏ ｗ／ ｍ・ Ｋ， 各种金属中导热系数相
呈蜂 巢 晶格 的 平面 薄膜 结构 ， 而在 原 子 尺度 上其 结 构十 分特 殊 ， 只 能用相
对 论量 子力 学 才能 描绘 。 由于结 构 上
④超大 比表面 积 ： 由于 单层石 墨
会 降低 石 墨 烯 特 殊 属 性 。 化 学 气 相 沉积（ Ｃ ＶＤ） 是 目前工 业上 应用 最广 泛 的一 种规 模 化沉 积 半导 体 薄 膜 的
（ ｓｉ Ｃ） 为 原料 ， 在 超 高 温 和 超 高 真 空的条件 下蒸发 除去硅原子 ， 剩 下 的碳 原 子 在 原 来 的碳 化 硅 单 晶 面 上
通 过结 构 重 排 形 成 单层 或多 层 石 墨 烯。 这 种 方 法 可 以 得 到 尺寸 较 大 、 质
备 的最 终 产 品 的实 际性 能 与 理论 值 有很大差距 。 气 相 沉积 法 是 石 墨 烯 另 一 个 相 对 较成 熟 的 制 备 方 法 ， 主
石墨烯的发展历程
石墨烯的发展历程
石墨烯是一种由碳构成的单层平面结构材料，具有杰出的物理和化学特性，成为材料科学领域的焦点研究对象。
其发展历程可以追溯到20世纪30年代，但在那个时候由于科技条件的限制，对石墨烯的认识还十分有限。
直到2004年，石墨烯的真正探索才开始。
当时，两位英国科学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫在实验室中通过用胶带撕离石墨结晶体，成功地制备了单层厚度的石墨烯。
他们发现，这种新型材料具有出色的导电性和强韧性，引起了学术界的广泛关注。
2005年，中国科学院的一组科学家也成功制备了石墨烯，他们使用了一种新的方法，将石墨氧化后通过化学还原的方式制备出石墨烯材料。
这种方法相对简单且可大规模生产，为石墨烯的研究和应用提供了更多可能性。
在接下来的几年里，石墨烯的研究迅速发展。
科学家们对其特性进行了深入研究，发现石墨烯具有极高的电子迁移率、热导率和机械强度。
这使得石墨烯有望应用于电子器件、传感器、能源存储等领域。
随着石墨烯的潜力逐渐被认识到，研究热潮越来越高涨。
2007年，两位英国科学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫因为他们在石墨烯研究方面的突破性工作而获得诺贝尔物理学奖，这进一步推动了石墨烯研究的发展。
如今，石墨烯的应用领域已经相当广泛。
除了科学研究领域外，石墨烯还已应用于可穿戴设备、柔性电子器件、环境监测等领域。
科学家们仍在不断研究、探索石墨烯的新特性和新应用，相信它将在未来的科技领域中发挥重要作用。
石墨烯的应用现状及发展
石墨烯的应用现状及发展石墨烯是一种由碳原子形成的二维薄膜，具有单层结构、高比表面积、强的力学特性和电学特性等优良性质。
自2004年石墨烯被发现以来，人们已经发现了其在许多领域的广泛应用前景，包括电子学、能源、生物医学、化学催化和材料等领域。
本文将就石墨烯的现状及未来发展做一个概括性介绍。
1. 电子学应用石墨烯是电子迁移速度最快的材料之一，这使得石墨烯在电子学领域具有广阔的应用前景。
石墨烯的电学性质主要基于电荷移动和相互作用，它在高频电子器件、太阳能电池、柔性电子学和传感器等应用方面都有潜力。
2. 能源应用石墨烯的高电导性和低电子转移电阻使其成为能源存储材料的理想候选者。
石墨烯和其衍生物已在超级电容器、锂离子电池、燃料电池和太阳能电池等能源体系中被成功应用，同时还有石墨烯纳米线、石墨烯石墨烯氧化物等材料也正逐渐被广泛应用于新型能源系统中。
3. 生物医学应用石墨烯因其具有优异的生物相容性、生物功能化进一步拓展了它在生物医学领域的应用。
石墨烯在生物成像、控制释放和药物传递等方面发挥着重要作用。
石墨烯的电学和热学性质、强半导体特性使其成为一种重要的生物传感器，被用于在应用生物医学和生化传感领域的研究。
4. 化学催化石墨烯的高比表面积和化学稳定性赋予了它在催化领域的应用潜力。
石墨烯可以与不同的催化剂相结合形成多种复合材料，这些复合物在氧化还原催化、光催化和热催化等领域中拥有良好的应用前景，可以在催化剂的降低、催化过程的高选择性和催化剂重复利用等方面发挥重要作用。
5. 材料应用石墨烯的高比表面积和高电导率使得它成为一种理想的复合材料和增强材料，目前已经被广泛应用于汽车和航空领域等。
石墨烯纳米管等复合材料已经被用于制备纳米传感器，同时在消费电子、高性能运动器材等领域得到了广泛应用。
石墨烯的应用前景非常广泛，但是现有工艺、设备等硬件条件限制了大规模石墨烯材料的生产。
同时，石墨烯具有较高的价格，这也限制了其在一定程度上的应用。
石墨烯技术产业现状及发展建议
石墨烯技术产业现状及发展建议1 石墨烯技术产业：现状及发展建议石墨烯是一种具有罕见性能的单层原子层碳材料，2018年被国际认可并列入《国际材料科学与工程术语》，是一种具有重要的基础理论和应用价值的新型功能性材料，其中很多应用前景令人振奋。
石墨烯技术产业目前在材料、仪器、制造及设备、电子零部件、电池及储能、高速隧道及地下管道、建筑材料、生物医疗、海洋技术、传感器、汽车行业有着广泛的应用，同时在比较早期石墨烯的发展过程中，我国石墨烯技术产业也取得了突飞猛进的发展，2018年我国石墨烯行业综合市场规模已达20.2亿元，2019年市场规模仍在持续上升的态势，预计到2020年市场规模将超过50亿元。
然而，石墨烯技术产业仍面临着系统性发展困境。
从制造过程中质量控制、研发石墨烯应用遇到的基础科学未解决问题以及国内产业链发展缓慢等方面，已经明显阻碍了石墨烯产业的发展步伐。
针对石墨烯技术产业这些发展困境，其发展建议如下：（1）推动到产业化。
政府应支持石墨烯在基础理论与原材料研发、应用领域的技术和工艺的创新，加快现有石墨烯关键材料、设备和半成品行业的企业化、产业化发展。
（2）发展价值链。
不断优化我国石墨烯的价值链结构，加快从原料到半成品到成品的转化过程，研发先进的端到端解决方案。
（3）建立发展团队。
着力培养高端石墨烯技术研发人才，建立专业服务团队，加强市场营销服务，以实现石墨烯技术及应用的深入开发和实践。
总的来说，石墨烯技术的发展潜力巨大，政府需要继续支持其在基础理论与原材料研发、应用领域的技术和工艺的创新，培育多元发展团队，极大地提升石墨烯产业资源整合能力，最终让石墨烯技术得以全面应用。
石墨烯的应用前景与发展
石墨烯的应用前景与发展石墨烯是一种单层厚度仅为一个原子的碳材料，被认为是未来的基础材料之一。
自从2004年首次被发现以来，石墨烯一直在各个领域内引起了极大的关注和研究。
这种材料的强度、导电性能、热传导性能以及吸附性能等都表现出非常优异的特性，这使得石墨烯有着巨大的应用潜力。
作为高强度材料，石墨烯被广泛应用于制造强度更高的材料。
例如，在航空航天领域，石墨烯可以用来制造更轻型、更坚固的航空器件。
此外，石墨烯还可以用于制造更坚固的车身材料和高强度钢材，提高汽车行驶的安全性能。
在建筑领域，石墨烯可以用于加固混凝土结构，增强建筑物的耐久性和抗震性能。
另外，石墨烯也为电子学、光学和能源领域带来了巨大的机遇。
在电子学领域，石墨烯的高导电性能使得它可以用于搭建更小的电路和更快的微处理器。
而在能源领域，石墨烯的高吸附性能和高面积使其成为了电池和储能材料的备选材料。
另外，石墨烯还可以用于制造高效的太阳能电池和光电器件。
除了以上几个领域，石墨烯还可以应用于电化学传感器、生物医学传感器和水处理。
在环境方面，石墨烯的吸附性能能够将有害的气体、有机物和金属离子过滤掉，使其在水处理和空气净化方面有极其广泛的潜力。
在生物医学传感器方面，石墨烯的生物相容性以及高灵敏度和选择性，让它有望应用于血糖和血液测试和生命体征监测等方面。
虽然目前石墨烯的研究还处在理论和实验阶段，但是它无疑是未来的基础材料之一，其应用前景是十分广阔和巨大的。
目前，许多国家和公司都在举全力开发石墨烯的应用技术，由此可见其具有的非常巨大的市场潜力和商业价值。
相信不久的将来，石墨烯会成为现代工业和日常生活中必不可少的材料。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2015年秋季学期研究生课程考核（读书报告、研究报告）考核科目:复合材料专题报告学生所在院（系）:航天学院学生所在学科:工程力学学生姓名:刘猛雄学号:15S018001学生类别:学术型考核结果阅卷人1 石墨烯的制备 (3)1.1 试剂 (3)1.2 仪器设备 (3)1.3 样品制备 (4)2 石墨烯表征 (4)2.1 石墨烯表征手段 (4)2.2 石墨烯热学性能及表征 (6)2.2.1 石墨烯导热机制 (6)2.2.2石墨烯热导率的理论预测与数值模拟 (6)2.2.3 石墨烯导热性能的实验测定 (7)3 石墨烯力学性能研究 (9)3.1石墨烯的不平整性和稳定性 (10)3.2 石墨烯的杨氏模量、强度等基本力学性能参数的预测 (11)3.3石墨烯力学性能的温度相关性和应变率相关性 (12)3.4 原子尺度缺陷和掺杂等对石墨烯力学性能的影响 (13)石墨烯的材料与力学性能分析石墨烯以其优异的性能和独特的二维结构成为材料领域研究热点，石墨烯是一种由单层碳原子紧密堆积成二维蜂窝状晶格结构的碳质新材料。
2004年Geim等用微机械剥离的方法成功地将石墨层片剥离, 观察到单层石墨层片, 这种单独存在的二维有序碳被科学家们称为石墨烯。
2004 年英国科学家首次制备出了由碳原子以sp2杂化连接的单原子层构成的新型二维原子晶体—石墨烯，其厚度只有0.3354 nm,是目前世界上发现最薄的材料。
石墨烯具有特殊的单原子层结构和新奇的物理性质:强度达130GPa、热导率约5000 J/(m²K²s)、禁带宽度乎为零、载流子迁移率达到2³105 cm2/(V²s)、高透明度(约97.7%)、比表面积理论计算值为2630 m2/g,石墨烯的杨氏模量(1100GPa)和断裂强度(125GPa)与碳纳米管相当,它还具有分数量子霍尔效应、量子霍尔铁磁性和零载流子浓度极限下的最小量子电导率等一系列性质。
在过去几年中,石墨烯已经成为了材料科学领域的一个研究热点。
为了更好地利用石墨烯的这些特性,研究者采用了多种方法制备石墨烯。
随着低成本可化学修饰石墨烯的出现,人们可以更好地利用其特性制备出不同功能的石墨烯复合材料。
1 石墨烯的制备石墨烯的制备从最早的机械剥离法开始逐渐发展出多种制备方法,如:晶体外延生长法、化学气相沉积法、液相直接剥离法以及高温脱氧和化学还原法等。
我国科研工作者较早开展了石墨烯制备的研究工作。
化学气相沉积法是一种制备大面积石墨烯的常用方法。
目前大多使用烃类气体(如CH4、C2H2、C2H4等)作为前驱体提供碳源，也可以利用固体碳聚体提供碳源,如Sun等利用化学气相沉积法将聚合物薄膜沉积在金属催化剂基体上,制备出高质量层数可控的石墨烯。
与化学气相沉积法相比,等离子体增强化学气相沉积法可在更低的沉积温度和更短的反应时间内制备出单层石墨烯。
此外晶体外延生长法通过加热单晶6H-SiC 脱除Si,从而得到在SiC表面外延生长的石墨烯。
但是SiC晶体表面在高温过程中会发生重构而使得表面结构较为复杂,因此很难获得大面积、厚度均一的石墨烯。
而溶剂热法因高温高压封闭体系下可制备高质量石墨烯的特点也越来越受研究人员的关注。
相比于其他方法，通过有机合成法可以制备无缺陷且具有确定结构的石墨烯纳米带。
1.1 试剂细鳞片石墨(青岛申墅石墨制品厂,含碳量90%-99.9%，过200 目筛)，高锰酸钾(KMnO4，纯度≥99.5%)，浓硫酸(H2SO4, 纯度95.0%-98.0%)，过氧化氢(H2O2, 纯度≥30%), 浓盐酸(HCl, 纯度36.0%-38.0%)均购自成都市科龙化工试剂厂;氢氧化钠(NaOH, 纯度≥96%)购自天津市致远化学试剂有限公司;水合肼(N2H4²H2O, 纯度≥80%)购自成都联合化工试剂研究所. 实验用水为超纯水(>10 MΩ²cm).1.2 仪器设备恒温水浴锅(DF-101型,河南予华仪器有限公司), 电子天平(JT2003型,余姚市金诺天平仪器有限公司),真空泵(SHZ-D(Ⅲ)型,巩义市瑞德仪器设备有限公司),超声波清洗器(KQ5200DE型, 昆山市超声仪器有限公司),离心机(CF16RX型, 日本日立公司),数字式pH计(PHS-2C型,上海日岛科学仪器有限公司),超纯水系统(UPT-II-10T型,成都超纯科技有限公司)。
1.3 样品制备采用改进的Hummers法制备氧化石墨。
将1g石墨、23 mL98%浓硫酸置于100 mL烧杯中混合均匀并置于冰浴中,搅拌30min,使其充分混合,称取4gKMnO4加入烧杯中继续搅拌1h后, 移入40°C的温水浴中继续搅拌30min;向烧杯中加入蒸馏水,控制温度在100°C以下将反应液稀释至80-100mL后加适量5%H2O2,趁热过滤,用5%HCl和蒸馏水充分洗涤至接近中性, 过滤, 60°C烘干,得到氧化石墨。
在烧杯中配制pH为11的NaOH溶液,将氧化石墨研碎,加入烧杯中配制0.3g³L-1氧化石墨悬浮液100mL,置于超声波清洗器中在200W功率下超声30 min,离心处理除去其中少量杂质,得到均质稳定的氧化石墨烯胶状悬浮液;向离心后的氧化石墨烯胶状悬浮液中加入0.5 mL水合肼, 90°C恒温反应10h,得到稳定的石墨烯胶状悬浮液。
采用微孔滤膜(材料:混合纤维膜,规格: D100mm,孔径: 0.22μm)过滤氧化石墨烯及石墨烯悬浮液,通过加入悬浮液的量控制薄膜厚度。
过滤后将薄膜连同滤膜一起置于烘箱中于60°C烘干, 然后将薄膜从滤膜揭下,得到氧化石墨烯和石墨烯薄膜样品。
2 石墨烯表征2.1 石墨烯表征手段对样品进行了表征分析，主要有光学电子显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）和透射电子显微镜（HRTEM）、拉曼散射（Raman）、X射线光电子能谱（XPS）、紫外−可见光光(UV−Vis)。
光学电子显微镜（OM）：光学显微镜是快速简便表征石墨烯层数的一种有效方法。
Geim 等发现采用涂有氧化物的硅片作为衬底，调整硅的厚度到300nm，在一定波长光波的照射下，可以利用衬底和石墨烯的反射光光强的不同所造成的颜色和对比度差异来分辨层数。
Roddaro等研究表明单层石墨烯和衬底对光线能够产生一定的干涉，有一定的对比度，因而在光学显微镜下可以分辨出单层石墨烯。
此外,用于观察的衬底也可以选用其它材料，如Si3N4、Al2O3和PMMA等，所得的石墨烯和衬底背景颜色的光对比度也可以通过许多图像处理的方法来达到准确分辨的目的。
光学显微镜是表征单层和多层石墨烯最直观的方法，但不能精确分辨出石墨烯的层数。
扫描电子显微镜（SEM）：扫描电子显微镜是材料科学领域应用最为广泛的电子显微镜之一，其原理是当一束高能电子轰击物质表面时，被轰击的区域将产生出二次电子、俄歇电子、特征X射线和连续谱X射线、背散射电子、透射电子和电磁辐射等。
利用电子和物质的相互作用，可以获取被测样品的几乎所有的物理、化学性质的信息，包括形貌、组成、晶体结构和电子结构等。
原子力显微镜（AFM）：AFM是利用原子间的作用力来观察样品表面形貌的显微镜。
在原子力显微镜中装有一个对受力非常敏感的微悬臂，悬臂一端固定，另一端也就是自由端装有针尖。
针尖和样品之间的任何相互作用力都会导致悬臂的起伏，通过检测对应于扫描各点的悬臂的起伏程度，就可以得到有关样品形貌方面的信息。
透射电子显微镜( TEM)：透射电子显微镜是根据电子光学原理，用电子束和电子透镜代替光束和光学透镜，使物质的细微结构在非常高的放大倍数下成像的仪器。
是材料科学研究的重要手段，能提供极微细材料的组织结构、晶体结构和化学成分等方面的信息。
透射电镜的分辨率为0.1−0.2nm，放大倍数为几万到几十万倍。
拉曼光谱：拉曼散射是入射的光子与材料中的声子和电子相互作用的一种非弹性散射现象。
简单地说就是光通过介质时由于入射光与分子运动之间相互作用而引起的光频率改变。
入射光子与分子发生非弹性散射，分子吸收频率为ν0的光子，发射ν0-νi的光子，同时分子从低能态跃迁到高能态（斯托克斯线）；分子吸收频率为ν0的光子，发射ν0+νi的光子，同时分子从高能态跃迁到低能态（反斯托克斯线）。
拉曼散射的强度比瑞利散射要弱得多。
瑞利光谱强度大约只有入射光强度的千分之一，拉曼光谱强度大约只有瑞利线的千分之一。
因此不利于结果分析，激光器的出现增加了拉曼散射的强度，从而使拉曼光谱学技术发生了很大的变革，越来越多的应用于物理、化学和生物等学科，成为重要的无损探测技术之一。
在拉曼光谱中，频率即拉曼位移是拉曼光谱的主要参数，一般用斯托克斯位移表示，是结构鉴定的重要依据。
X射线光电子谱(XPS)：X射线的光子能量很大，足以把原子的内层电子激发出来，这就是光电子。
内层电子的能级受周围环境的影响很小，而同一原子内层电子的结合能在不同分子中相差很大，因此它具有特征性。
在实验中可以利用能量分析器对光电子进行分析从而得到光电子能谱，进而获得材料中各种元素的化学性质。
2.2 石墨烯热学性能及表征2.2.1 石墨烯导热机制热导率(thermal conductivity) 定义为单位截面、单位长度的材料在单位温差下和单位时间内直接传导的热量, 经典的公式为AdQ/dt = −(1/k)dT/dl,单位为Wm−1K−1.这里, A 为截面积, Q 为传递的热能, t 为时间, T 为温度, l 为长度, k 为热导率. 所有固体材料的热导率又可以表示成k ∝CvΛ, 其中C, v 和Λ分别是导热载体的热容、平均速度和运动的平均自由程. 另外, 热导(thermal conductance) 定义为单位时间内通过单位温度梯度的热量, 单位为WK−1.当石墨烯与某种基底材料复合在一起时, 两者之间形成了界面, 该界面的传热性能直接影响系统的导热性能. 这时, 通常使用界面热导率(interface thermal conductivity, Wm−2K−1)或界面热阻(interface resistance, KW−1)来表征热量穿过两相材料界面的热导率和热阻.对于单层二维石墨烯来说, 由于是单原子层厚度, 在面的上下方向不存在声子散射, 声子仅仅在面内传播. 然而, 由于石墨烯片尺寸是有限的, 因此存在石墨烯片边缘的边界散射. 由于声子大的平均自由程以及大部分热量是由低能量声子所传递, 使得石墨烯的热导率随石墨烯面内尺寸的增大而提高.此外, 声子散射受到材料缺陷的影响, 使得热导率随缺陷的增多而降低.2.2.2石墨烯热导率的理论预测与数值模拟Berber等(2000) 将平衡和非平衡分子动力学(molecular dynamics, MD) 方法与精确的碳原子势能相结合, 通过数值模拟发现单层石墨烯的热导率在200∼400 K 之间随温度升高而降低,在室温下单层石墨烯、单根碳纳米管最高的热导率为6600Wm−1K−1,这样高的热导率与大的声子平均自由程密切相关.他们的结果还证明, 随着石墨烯层数的增加, 声子散射将增强, 石墨烯层与层之间的相互作用将使热导率降低一个数量级, 从而逐渐降低到石墨热导率的量级. Osman 等(2001) 采用分子动力学方法模拟单层石墨烯和单臂碳纳米管时发现, 在400 K 时出现热导率的峰值。