石墨烯物理性质的研究进展
石墨烯材料的性质及其应用前景
石墨烯材料的性质及其应用前景石墨烯，是由单层碳原子形成的二维结构，它的厚度只有一个原子的大小。
由于其特殊的物理和化学性质，石墨烯在科学研究和工业领域中有着广泛的应用前景。
本文将探讨石墨烯材料的性质及其应用前景。
一、性质1.电学性质石墨烯材料是一种优良的导电材料。
由于其蜂窝状的晶格结构和高表面积，石墨烯的电阻率相对较低。
同时，由于电子可以在石墨烯的表面自由运动，石墨烯材料具有极高的电子迁移率，这使得这种材料更适合于高速电子器件。
2.力学性质石墨烯的力学性质极其优良。
在各类纳米材料中，石墨烯拥有最高的强度和模量，同时它又是非常柔软的，具有很好的弯曲性。
这些特性已经被广泛应用于构建高强度材料。
3.光学性质石墨烯是一种透明材料，且对各种波长的光谱响应很强，这使得它非常适合用于太阳能电池的制造。
在太阳能电池的应用中，石墨烯可以作为透明导电电极，同时可以替代铜箔作为阴极材料。
4.化学性质石墨烯具有很好的化学稳定性，在大多数溶剂中都能够保持稳定。
由于石墨烯的表面原子非常活泼，因此石墨烯也可以用于吸收有害物质。
这使得它可以成为一种极有价值的污染控制材料。
二、应用前景1.电子产品石墨烯材料在电子领域的应用前景非常广阔。
如今，石墨烯技术已经在液晶显示器、太阳能电池、电极和超级电容器等领域中得到应用。
石墨烯技术也被广泛应用于半导体解决方案、存储设备、太阳能电池和能源储存。
特别是在芯片行业中，石墨烯技术可以为提高芯片的性能和降低成本提供可能。
2.材料科学在材料科学领域中，石墨烯材料的应用前景也非常广阔。
石墨烯可以应用于纳米材料、纤维增强塑料、超材料、粘土纳米复合物和润滑材料等领域，极大地推动了这些领域的发展。
3.健康领域石墨烯还被广泛应用于生命科学领域。
石墨烯可以用于制造药物输送载体、生物医疗传感器、荧光探针和图像对比剂等领域。
这些应用可以改善疾病的诊断和治疗，从而增强对人类健康的保护。
综上所述，石墨烯材料的性质和应用前景都非常优秀，这使得石墨烯技术在未来十年内将会得到更广泛的应用。
石墨烯材料的研究及其应用前景
石墨烯材料的研究及其应用前景石墨烯材料是近年来备受关注的新材料之一，其优异的物理和化学性质让人们对其应用前景充满期待。
本文将从石墨烯的历史发展、材料性质、研究现状和应用前景四个方面展开论述。
历史发展石墨烯是由英国曼彻斯特大学的两位科学家Kostya Novoselov和Andre Geim于2004年首次成功制备出来的。
而这也使得他们两位获得了2010年度的诺贝尔物理学奖。
虽然石墨烯是近年来才被发现和制备出来的，但是其结构却早在20世纪60年代就已经被理论学家和科学家预测出来。
材料性质石墨烯是一种单层的二维碳材料，由于其极薄、极硬、高强、高导、高透和高稳定性的结构特性，在应用方面具有广泛的潜力。
例如，在电子学、能源、催化剂、生物医学等领域，石墨烯材料都有着极为广泛的应用前景。
对于材料本身的物理性质，石墨烯具有高电导率、高极限电流密度、良好的热导率、非常高的比表面积、高度的机械强度、优异的光学特性和化学稳定性。
此外，石墨烯材料还具有统一理论和严密数学描述，这也为其进行理论设计和实验研究提供了极大的便利。
研究现状石墨烯材料的研究具有极为广泛的领域和应用，因此也成为了当前研究热点之一。
石墨烯可以通过化学气相沉积、机械剥离、化学还原、溶液还原等多种方法进行制备。
在石墨烯的制备过程中，如何保证其质量和单层性是研究的重点之一。
目前，石墨烯的特性和应用方向的研究涉及到物理学、材料科学、化学、生物学、医学等多个领域。
在国外，很多大型公司和机构都投入了大量的精力和研究经费进行石墨烯的制备和应用研究，取得了许多令人瞩目的成果。
例如，三星电子已经研制出了一种采用石墨烯材料制造的显示屏原型，该屏幕能够消耗更少的电能，且具有超高精度的图像显示效果。
应用前景如上所述，石墨烯由于其出色的物理和化学性质，具有极广泛的应用前景。
在电子学领域，石墨烯可用于制备超薄、高速芯片及其它电子器件，例如高性能CMOS器件、高性能FET、透明电极和发光二极管等。
石墨烯制备方法的研究进展
石墨烯制备方法的研究进展一、本文概述石墨烯，一种由单层碳原子构成的二维纳米材料，自2004年被科学家首次成功制备以来，就因其独特的物理、化学和电子特性引起了全球范围内的广泛关注。
由于其出色的导电性、超高的热导率、优异的力学性能和潜在的大规模应用前景，石墨烯在众多领域如能源、电子、生物医学等都有着广泛的应用潜力。
然而，石墨烯的制备技术仍然是制约其大规模应用的关键因素之一。
因此，研究和开发高效、稳定、可规模化的石墨烯制备方法成为了当前科学研究的重要课题。
本文旨在全面综述石墨烯制备方法的研究进展，通过对各种制备方法的原理、特点、优缺点以及最新研究成果的详细分析和讨论，为石墨烯的大规模制备和应用提供理论支持和技术指导。
文章将首先介绍石墨烯的基本结构和性质，然后重点介绍目前主要的石墨烯制备方法，包括机械剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法、碳化硅外延法等，并对各种方法的最新研究进展进行评述。
文章还将探讨石墨烯制备技术的发展趋势和未来研究方向，以期为石墨烯的进一步研究和应用提供有益的参考。
二、石墨烯制备方法概述石墨烯的制备方法众多，每一种方法都有其独特的优点和适用场景。
目前，主要的制备方法可以大致分为物理法和化学法两大类。
物理法主要包括机械剥离法、SiC外延生长法和取向附生法等。
机械剥离法是最早用来制备石墨烯的方法，其原理是通过使用胶带对石墨进行层层剥离，得到单层或多层的石墨烯。
这种方法制备的石墨烯质量较高，但产率极低，难以实现大规模生产。
SiC外延生长法是在高温和超真空环境下，通过加热SiC单晶使其表面分解出碳原子，进而在单晶表面生长出石墨烯。
这种方法制备的石墨烯面积大，质量好，但设备成本高昂，且制备过程复杂。
取向附生法是利用生长基质原子结构“种”出石墨烯，首先让碳原子在1150℃下渗入钌，然后冷却，使碳原子以单层形式从钌表面析出，形成悬浮的单层石墨烯。
这种方法制备的石墨烯层数可控，但同样面临制备成本较高的问题。
石墨烯硬度研究
石墨烯硬度研究一、引言石墨烯是一种由单层碳原子组成的二维材料，其结构稳定、具有高强度、高导电性及高热传导等独特的性质，被广泛应用于电子学、光学和生物医学等领域。
其中，石墨烯的硬度是其基本力学性质之一，对于石墨烯的应用和制备具有重要意义。
本文旨在介绍当前石墨烯硬度研究的最新进展，探讨影响石墨烯硬度的主要因素和未来研究发展方向。
二、硬度的定义和评价方法硬度是材料的一个力学指标，可以反映材料抗压、抗弯、切割等方面的性能。
常见的硬度评价方法包括压痕硬度、刮痕硬度、拉伸硬度等。
在石墨烯硬度研究中，压痕硬度是最常用的一种评价方法。
压痕硬度是指在一定负荷下，测试样品表面形成的压痕的直径或长度与其负荷之间的关系，通常用维氏硬度计进行测试。
三、石墨烯硬度的影响因素1.晶格缺陷晶格缺陷是指石墨烯中碳原子晶格中有未成对电子或缺失的碳原子所构成的结构缺陷。
晶格缺陷会影响石墨烯的硬度，使其变得更加脆弱。
研究表明，石墨烯中出现缺陷后，其硬度会降低，而且缺陷越多，硬度下降越明显。
2.微观结构石墨烯是由单层碳原子构成的层状结构，其性质受到其微观结构的影响。
石墨烯中的碳原子呈现六角形排列，形成的晶胞大小和排布方式都会影响石墨烯的硬度。
此外，石墨烯的层数也会影响其硬度。
单层石墨烯比多层石墨烯硬度更高，而且随着层数的增加，其硬度会逐渐降低。
3.温度温度是影响石墨烯硬度的重要因素之一。
随着温度升高，石墨烯的硬度会降低。
这是由于石墨烯材料分子处于高温状态下，分子之间的相互作用力被破坏，使得石墨烯表面变得更加粗糙，从而使其硬度下降。
四、石墨烯硬度研究的最新进展近年来，国内外研究者对石墨烯硬度的研究取得了一系列重要的进展。
以下是其中的几个方面：1.理论预测通过计算模拟的方式，研究者预测了不同条件下石墨烯的硬度。
理论模拟的结果表明，石墨烯的硬度与其晶格结构、缺陷分布和压载方向等因素相关，同时石墨烯的硬度还受到环境因素、温度等因素的影响。
2.实验测定借助扫描探针显微镜等现代化技术手段，研究者在实验中测定了石墨烯的硬度。
石墨烯摩擦学及石墨烯基复合润滑材料的研究进展
石墨烯摩擦学及石墨烯基复合润滑材料的研究进展一、本文概述石墨烯，一种由单层碳原子紧密排列形成的二维晶体材料，自2004年被科学家首次成功分离以来，其独特的物理和化学性质引起了全球科研人员的广泛关注。
石墨烯以其超高的电导率、热导率、强度以及优良的摩擦学性能，在众多领域展现出巨大的应用潜力。
特别是在摩擦学领域，石墨烯及其基复合润滑材料的研究，对于提高机械部件的运行效率、降低能耗、延长使用寿命等方面具有深远的意义。
本文旨在全面综述近年来石墨烯摩擦学及石墨烯基复合润滑材料的研究进展。
我们将从石墨烯的基本性质出发，深入探讨其摩擦学特性，包括摩擦系数、磨损率等关键指标。
随后，我们将重点介绍石墨烯基复合润滑材料的制备工艺、性能优化及其在实际应用中的表现。
本文还将对石墨烯在摩擦学领域的未来研究方向和应用前景进行展望，以期为相关领域的科研工作者和工程师提供有益的参考和启示。
二、石墨烯的摩擦学特性石墨烯，作为一种新兴的二维纳米材料，自其被发现以来，便因其独特的物理和化学性质引起了摩擦学领域的广泛关注。
石墨烯的摩擦学特性主要表现在其超常的力学性能和极低的摩擦系数上。
石墨烯的力学性能卓越，其杨氏模量高达0 TPa，抗拉强度约为130 GPa，这使得石墨烯在承受压力时表现出极高的稳定性。
因此，在摩擦过程中，石墨烯可以作为有效的承载层，减少摩擦界面的磨损。
石墨烯具有极低的摩擦系数。
研究表明，石墨烯在多种材料表面上的摩擦系数都低于1，甚至在某些条件下可以达到超低摩擦状态。
这种低摩擦特性使得石墨烯在润滑材料领域具有巨大的应用潜力。
石墨烯还具有出色的热稳定性和化学稳定性，这使得它在高温、高湿、高腐蚀等恶劣环境下仍能保持稳定的摩擦性能。
因此，石墨烯不仅可以在常规条件下作为润滑材料使用，还可以在极端条件下发挥出色的润滑效果。
然而，尽管石墨烯具有诸多优点，但在摩擦学应用中也存在一些挑战。
例如，石墨烯的层间剪切强度较低，容易在摩擦过程中发生滑移，导致摩擦系数的波动。
石墨烯材料的物理与化学性质的研究进展
石墨烯材料的物理与化学性质的研究进展石墨烯是一种由碳原子构成的二维材料，具有极高的强度、导电性和导热性，并且具有非凡的物理和化学性质。
自2004年以来，石墨烯的相关研究一直是材料科学领域中最具活力和发展潜力的研究之一。
本文将就石墨烯材料的物理与化学性质的研究进展进行探讨。
一、石墨烯的物理性质1.导电性石墨烯具有出色的导电性，是迄今为止最佳的导电材料之一。
由于本构结构的特殊性质，石墨烯具有强大的电子传输能力，使其能够实现高速电子传输，并在电子器件中发挥重要作用。
2.强度和刚度石墨烯是一种具有极高强度和刚度的材料。
其平均强度是钢铁的200倍，因此具有非常高的抗压和抗拉能力。
这些特性使它成为未来材料发展领域的热点之一。
3.热导率石墨烯具有极高的热导率，是钻石的几倍，挑战了经典Fourier热传导定律，该定律无法解释石墨烯非常显著的热导率。
这使得石墨烯成为热传导性能研究的热点对象。
二、石墨烯的化学性质1.化学反应性石墨烯在氧化、硝化、氢化等化学反应中表现出良好的反应性。
例如，氧化后的石墨烯可以制成石墨烯氧化物，具有比石墨烯更好的导电性和导热性，并有望在透明导电膜、电存储器以及生物传感器等领域得到广泛应用。
2.表面功能化石墨烯表面的化学修饰可以改变其表面特性，如润湿性、分散性和反应活性，增强其化学可用性。
例如，将石墨烯表面修饰为羟基、胺基、硫基等功能化基团后，能够制备出更优异的光催化材料，并在光催化分解有机污染物等方面有着广泛应用。
三、石墨烯的应用前景1.电子器件由于石墨烯具有卓越的导电性能，所以它被广泛应用于电子器件领域。
例如，石墨烯晶体管、柔性电子器件、透明导电膜等都是石墨烯电子器件的典型应用之一。
2.能源材料石墨烯在能源材料领域的应用十分广泛，如锂离子电池、超级电容器、电催化等。
例如，石墨烯锂离子电池的电极材料可以大大提高电池的能量密度和循环性能，在电动车、移动设备等方面得到广泛应用。
3.光电材料石墨烯在光电材料领域的应用也越来越受到关注，如光催化材料、透明导电膜、光电探测器等。
物理学中的新型材料应用及研究
物理学中的新型材料应用及研究一、引言物理学中的新型材料应用及研究是当今物理学领域的重要研究方向之一。
这些材料不仅具有优异的物理、化学性能，还能广泛应用于电子、能源、信息、光学、医学等领域中。
本文将重点介绍物理学中新型材料的种类、物理性质以及应用研究进展。
二、石墨烯石墨烯是一种由碳原子构成的二维晶体材料，由于其高导电性、高热导率、高强度和薄型等优异性质，被广泛应用于电子、能源和生物医学等领域。
研究人员通过多种方法制备石墨烯，如机械剥离法、化学气相沉积法和还原氧化石墨烯法等。
在电子领域，石墨烯可以作为电极材料，可以应用于柔性电子、透明导电膜、光电器件等领域；在生物医学中，石墨烯可以作为生物传感器和药物载体，可用于癌症治疗和生物成像等研究。
三、钙钛矿钙钛矿是一种含有钙钛矿结构的晶体材料，具有优异的光电性质，包括高电导率、高光吸收率和高发光强度等。
因此，钙钛矿在太阳能电池、LED灯和光电子器件等领域中有着广泛的应用。
目前，研究人员正在探索钙钛矿的可持续发展和环境友好性，以及改善其稳定性和寿命等方面。
四、磁性材料磁性材料是一种能够产生磁性的材料，具有广泛的应用前景。
磁性材料可以用于制造磁性存储器和传感器，也可以应用于医学成像和分离生物分子等领域。
研究人员正在寻求一种可控制的方法来制备磁性材料，以在室温下实现高磁滞效应和高饱和磁化强度等性质，以及降低材料的毒性和环境污染程度。
五、高温超导体高温超导体是一种在较高温度下表现出超导性质的材料。
这些材料具有极低的电阻值，可以在导电的同时，消耗较小的电能。
高温超导体在能源领域中有着广泛的应用，例如，可应用于制造超级导电线、磁浮列车等。
研究人员正在探索一种可控制的制备方法来提高其超导性能。
六、碳纳米管碳纳米管是由碳原子组成的纳米空心管，具有极高的力学强度、导电性和导热性。
它可以用于制造纳米电路、传感器和太阳能电池等。
碳纳米管也可以应用于医学成像、癌症治疗和药物传递等领域。
石墨烯的物理特性和应用前景
石墨烯的物理特性和应用前景石墨烯是晶体材料中最具有前途的一种，它具有一系列独特的物理和化学性质，被誉为“材料学领域的瑰宝”，是继发现全球第一种新物质锂离子电池之后的又一次突破。
本文将从物理特性和应用前景两个方面对其进行探讨。
一、石墨烯的物理特性1. 热稳定性石墨烯是由一个石墨层剥离而来，具有非常高的热稳定性，可以在高温下保持稳定的结构和性质。
这使其成为一种理想的热电材料，可应用于电子设备、能源存储、传感器等领域。
2. 机械强度高石墨烯的强度非常高，比钢铁还要强，而且柔韧性也非常好，具有超强的抗拉强度和弹性模量。
这使其成为一种非常有用的材料，可以制作高性能的机器人和其他基于机械的设备。
3. 光电性能优异由于石墨烯具有独特的晶体结构和电子性质，可以吸收和产生光辐射，同时还具有优异的导电性和透明性，因此可以应用于太阳能电池、光伏发电和其他光电器件。
4. 超导性能在低温下，石墨烯可以表现出超导性，因此可以应用于超导器件等领域。
其具有更高的超导临界温度和临界电场，这使其与其他超导材料相比具有更大的优势。
二、石墨烯的应用前景1. 电子学石墨烯具有非常优异的电子输运性能，可以应用于高性能场效应晶体管和其他微电子器件。
此外，还可制备电子学设备中的电极和传感器。
2. 能源存储石墨烯具有非常高的比表面积和极高的电容值，可以应用于制备超级电容器和电池，成为一种具有巨大潜力的能源存储材料。
3. 生物医学石墨烯是一种非常生物相容性、生物耐受性的新型材料，因此可以应用于生物医学领域，如生物传感器、图像诊断和癌症治疗等。
4. 光电子学石墨烯的导电率非常高，同时具有很好的光学性能，因此可以应用于制备光学器件，如太阳能电池、光伏发电等。
总之，石墨烯具有非常广泛的应用前景和潜力，被广泛认为是开启新时代的材料之一，我们有信心相信石墨烯在未来必将离我们越来越近。
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图 4 电弧喷涂涂层/基体界面的金相组织(a)及 S因此在熔覆过程中不容易产
生未熔化的颗粒，同时孔隙率也较少，熔覆层组织晶粒小，且分布均匀，
没有层状现象产生，熔覆层与基体是良好的冶金结合。氩弧功率密度
墨烯虽然被充分干燥，但仍然存在有水分子，这与氧化石墨不可能完全
干燥相吻合。氧化石墨烯中残存的水分子对 3000-3700cm-1宽吸收峰
也有贡献；在 1720cm-1处的吸收峰归属于氧化石墨的羧基上的 C=O 的
伸缩振动峰；在 1062cm-1处出现的吸收峰归属于 C-O-C 的振动吸收峰，
而 869cm-1附近的吸收峰则为环氧基的特征吸收峰。这说明本实验条
接加工出半导体器件【7】和连线来获得全碳集成电路。此外人们也预测
它会在信息、能源、材料和生物医药等领域有广阔的应用前景。 2.石墨烯的热导率 Balandin 等人【8】在 2008 年通过比较单层石墨烯在有 Raman 激发光
时的 G 峰频率与没有激发光激发时的 G 峰频率的变化得到了室温下石 墨烯的热导率系数在(4.84±0.44)×103-(5.30±0.48)×103W·m-1·K-1，这 一结果甚至好于碳纳米管在高温条件下的热导率系数。如此优良的热
还有其与 Si/SiO2基片的相互作用的结果。 5.石墨烯的铁磁性质 有机物的磁学性质因为其在基础领域和技术领域的广阔发展空
间，已经被人们探索了很长时间，然而这部分研究主要集中在非常低的
温度下，随着 2001 年三角晶系的 C60的发现【15】，人们普遍认为一种碳基 结构的非金属的铁磁体是有可能存在的，目前争论的焦点在于铁磁现
1.引言 研究人员分别从不同的角度展开描述了石墨烯优异的物理和材料
特性 ，例如，石墨烯的强度是已测试材料中最高的【2】，达 130 GPa，是钢 的 100 多倍；其载流子迁移率达 15000cm2·V-1·s-1是目前已知的具有最 高迁移率的锑化铟材料的两倍【3】，超过商用硅片迁移率的十倍以上，如
成的，在 200-300℃之间的范围的质量损失，则可能是氧化石墨烯中含
氧基团发生热分解，生成了 CO、CO2、H2O 等。当氧化石墨烯还原成石墨 烯后，在 150℃以下的温度范围内的轻度质量损失，是少量吸附的水分
子挥发造成的，在 150-600℃之间的温度范围内，质量损失没有出现明
显的下降。这说明氧化石墨烯被还原生成石墨烯后，大部分含氧基团
导率特性使石墨烯在电子方面和温度处理方面都将成为一种重要的材
料。实验将单片石墨烯悬挂于基片上刻蚀的一条 3μm 的槽沟之上，用 聚焦激光束加热片层中间部分，最后通过能量在片层的输运分析得出
单片石墨烯的导热系数。而且试验测定出，石墨烯中的电子运动速度
达到了光速的 1/300，远超过了电子在一般导体中的运动速度，因而电 子穿过石墨烯时基本没有什么阻力，所产生的阻力也非常小，所以它有
墨的结构还是有差别的。
6.3 X 射线衍射分析
石墨在 2θ约 26°附近出现一个很尖很强的衍射峰，即石墨（002）面
的衍射峰，说明纯石墨微晶片层的空间排列非常规整。石墨被氧化后，
石墨（002）面的衍射峰非常小，但在 2θ约为 10.6°附近出现很强的衍射
峰，即氧化石墨（001）面的衍射峰。这说明石墨的晶层被破坏，生成了
望打破硅基芯片由于产热问题而难以解决的速度极限。 3.石墨烯的机械性能 目前对石墨烯的机械性能的测定主要集中在石墨烯的聚合物复合
材料，氧化石墨烯纸及凝胶的机械性能的研究，Brinson 等人【9】系统的研 究了功能化石墨烯-聚合物复合材料的性能，发现石墨烯的加入可以使 聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的杨氏模量和强度等有大幅度的提高，并 且石墨烯的效果远好于单壁碳纳米管和膨胀石墨；Chen 等【10】制备的磺 酸基以及异氰酸酯功能化的石墨烯与热塑性聚氨酯（TPU）的复合材料 也发现只需加入 1%（wt）的石墨烯，就能使 TPU 复合材料的强度提高 75%，模量提高 120% 。Dikin 等 通 【11】 过对氧化石墨烯的胶状悬浮液进 行阳极氧化膜过滤，在水流的作用下实现石墨烯片的定向流动组装，制
象的出现是不是由于磁性金属杂质的影响（其中金属杂质主要是在制
备氧化石墨烯过程中产生），Wang【6】的实验也证实了磁性金属杂质的存
在，但其浓度远低于（约 2 到 3 个数量级）由实验数据得出的浓度。所以
Wang 得出结论是由于石墨烯结构在制备过程中产生的拓扑缺陷和空
位等原因造成的铁磁现象。
6.石墨烯的光谱学特性表征
含氧基团基本已被脱去。
6.2 拉曼光谱
拉曼光谱是碳材料分析与表征的最好工具之一。石墨仅在
1576cm-1 处存在一个尖而强的吸收峰（G 峰），对应于 E2g 光学模的一阶 拉曼散射，说明石墨的结构非常规整。当石墨被氧化后，氧化石墨的 G
峰变宽，且移至 1578cm-1处，并且还在 1345cm-1处出现一个新的较强的
两个峰（D 与 G）的强度比高于氧化石墨的，表明石墨烯中 sp2杂化原子
数比 sp3杂化碳原子数多，也就是说石墨烯中 sp2碳层平面的平均尺寸比
氧化石墨的大。这说明了在本实验条件下氧化石墨被还原时，它只有
一部分 sp3杂化碳原子被还原成 sp2杂化碳原子，即氧化石墨的还原状态
结构不可能完全恢复到原有的石墨状态，也就是说石墨烯的结构和石
弧重熔电弧喷涂合金涂层后，涂层经表面改性后，涂层内部结合致密， 涂层与基体达到冶金结合[8]，且提高了整体的硬度和韧性，对其在恶劣 的工况条件下工作是非常有利的。
3.结论 以解决水冷壁管磨损问题为出发点，本论文提出了独特的用氩弧 重熔，并在制备过程中采用水冷来制备涂层的方法以求解决磨损问 题。本实验室独立开发了自动水冷壁管熔覆设备及相应的防变形和水 冷却设备，并制作出了性能优良的水冷壁熔覆层。对熔覆层利用各种 性能检测手段检测后得出以下结论： （1）氩弧熔覆层很好地解决了一般热喷涂涂层结合不紧固的缺 点。通过能谱分析得出氩弧熔覆层是具有冶金结合的熔覆层。基体中 的铁元素和熔覆层中的铬元素相互渗透，形成了共融体。 （2）通过电镜照片分析，熔覆层内组织分布均匀，整个影响区域可 以分为三个部分：熔覆层，过渡区，基体。整个区域内没有空隙，质地紧 密。熔覆层中的裂纹较少。对熔覆层和 20G 钢做高温冲蚀试验得出， 熔覆层有着良好的耐高温冲蚀性能。其冲蚀类型介于塑性和脆性之 间，并以塑性磨损为主，表现出比 20G 钢更好的耐磨损性能。
成了无支撑氧化石墨烯纸状材料。氧化石墨烯是由一种近似平行的方
式相互连接或瓦片式连接在一起而形成的，拉伸试验表明氧化石墨烯
具有较高的拉伸模量和断裂强度，其平均模量为 32GPa，性能与碳纳米 管布基纸相当。Xu 等【12】制备了自组装石墨烯水凝胶并指出一方面构 成水凝胶的石墨烯片具有很高的杨氏模量（约 1.1TPa）和断裂强度（约 125GPa），另一方面石墨烯片的大共轭结构更易于实现π堆积而使片与 片之间结合得非常紧密。通过π-π堆积相互作用形成的凝胶也就具 有其它常规凝胶不具有的强度。Changgu Lee【13】将单层石墨烯片覆盖到 直径在 1-1.5μm 的圆形小孔上，并用 AFM 的探针针尖压膜的中心的方 法测量计算了单层石墨烯片的杨氏模量等参数。
新的晶体结构。当氧化石墨被还原成石墨烯，石墨烯在 2θ约 23°附近出
现衍射峰，这与石墨的衍射峰位置相近，但衍射峰变宽，强度减弱。这
是由于还原后，石墨片层尺寸更加缩小，晶体结构的完整性下降，无序
度增加。
7.石墨烯与氧化石墨烯的性能差异
氧化石墨烯在测试温度范围内出现了两次明显的质量损失。在温
度低于 150℃范围内的质量损失主要是氧化石墨吸附水分子的挥发造
4.石墨烯的电学性质 Chen【14】在 2008 年通过对以 SiO2为基底的石墨烯的外部条件进行极 限化，得出石墨烯在理想条件下的载流子迁移率可以达到 4×104cm2· V-1·s-1，这已经与最好的场效应晶体管相媲美了，而且室温下石墨烯在 悬浮状态下的载流子迁移率更是有可能高达 2×105cm2·V-1·s-1，这势必 会极大地加强石墨烯场效应器件的化学灵敏度和在高速模拟电子设备
等方面的应用。除此之外，石墨烯在微米长度的弹道传输有可能实现室
温条件下基于量子传输操作的新的电子器件的制备。单层化学还原的氧
化石墨烯的电学特性被认为是温度与外加电场的函数，Navarro 主要研 究了还原后的氧化石墨烯层的电子传输特性【14】，首先是完全还原的石
墨烯在室温条件下的电导率为在 0.5-2S/cm 之间，并且同等条件下载流 子的迁移率也只有 2-200cm·2 V-·1 s-1。随后他们又通过对比试验的方法 揭示了多层石墨烯的最底层的电导率的下降除了由于还原不充分外，
高校理科研究
石墨烯物理性质的研究进展
科技信息
聊城大学 赵力涛 王文军
［摘 要］从 2004 年曼彻斯特大学的安德烈·K·海姆（Andre K·Geim）【1】首次制造出石墨烯以来，它的独特性质就吸引了众多领域的科 学家的注意。理想的石墨烯就像一张由碳原子组成的正六边形的网，被公认为是人类已知的最薄的材料，它打破了自由态的二维晶 体结构热力学稳定性差、不能在普通环境中存在的说法，并且充实了碳材料家族，形成了从零维的富勒烯、一维的碳纳米管、二维的 石墨烯到三维的金刚石和石墨的完整体系。 ［关键词］石墨烯 氧化石墨烯 拉曼光谱