石墨烯的特性、制备及应用
石墨烯的原理与应用
石墨烯的原理与应用1. 石墨烯的定义石墨烯是一种由碳原子组成的二维结构材料，具有独特的物理和化学性质。
它由一个由碳原子构成的平面网格形成，碳原子之间通过共价键连接，形成一个强大的稳定结构。
石墨烯拥有优异的电导率、热导率和机械强度，还具有一系列特殊的光学性质。
2. 石墨烯的制备方法石墨烯的制备方法有多种，包括机械剥离法、化学气相沉积法、化学还原法等。
•机械剥离法是最早发现的一种制备石墨烯的方法，通过使用胶带或其他粘性材料将石墨大块的层层剥离，直到获得单层或少层石墨烯。
•化学气相沉积法是一种通过化学反应在金属基底上生长石墨烯的方法。
在高温和适当气氛条件下，将碳源气体（如甲烷、乙烷等）导入反应室，然后在金属表面上生长石墨烯薄膜。
•化学还原法是一种将氧化石墨还原为石墨烯的方法。
首先将氧化石墨与还原剂进行反应，然后对产物进行处理，得到石墨烯。
3. 石墨烯的性质及特点石墨烯具有许多独特的性质和特点，使其在各种领域具有广泛的应用前景。
•高电导率：石墨烯的电导率非常高，是传统导体铜的200倍以上。
•高热导率：石墨烯的热导率也非常高，是铜的比热导率高3000倍。
•机械强度：尽管石墨烯是由单层原子构成的，但其机械强度非常高，是钢铁的200倍。
•透明性：石墨烯对光的透过率非常高，几乎可以达到100%。
•柔韧性：石墨烯具有良好的柔韧性，可以弯曲和扭曲而不会断裂。
•光学性质：石墨烯对光的吸收和散射特性独特，具有很好的光学性能。
•化学稳定性：石墨烯在大多数化学环境中具有较好的稳定性。
4. 石墨烯在电子学中的应用石墨烯作为一种杰出的导电材料，在电子学领域具有广泛的应用潜力。
•晶体管：石墨烯可以制备成高速、高频率的晶体管，用于替代传统的硅材料，具有更好的电导率和更低的功耗。
•电子器件：石墨烯可以制备成各种电子器件，如传感器、超级电容器、透明导电膜等，应用于电子产品和设备中。
•柔性电子学：石墨烯的柔韧性使之可以应用于柔性电子学领域，如可穿戴设备、可折叠屏幕等领域。
石墨烯材料的特性与应用
石墨烯材料的特性与应用石墨烯是一种由碳原子排列成的薄膜，属于二维材料。
它具有出色的导电性、热导性和力学性能，极高的比表面积和柔韧性使其成为许多领域的研究热点。
1. 石墨烯的结构和特性石墨烯的结构类似于一张网格，由一层厚度为一个原子的碳晶格组成。
这种构造使其具有出色的电子传输性能。
该材料的电荷载流子迁移速度非常快，比传统的材料如硅快几倍。
此外，石墨烯的热导率极高，可以有效地传递热量。
这些性质使其成为许多电子学和热学应用领域的理想材料。
2. 石墨烯的应用石墨烯已经在许多领域中得到广泛应用。
以下是一些重要的应用领域：2.1 电子学应用由于石墨烯具有出色的导电性，因此它在电子学领域有广泛的应用。
石墨烯可以用于制造电子元件，如晶体管、集成电路等。
它还可以用于制造光电元件和传感器，如透明导电膜和生物传感器。
2.2 储能材料石墨烯可以用于制造储能器件，如锂离子电池和超级电容器。
其高比表面积和出色的电荷传输速度可以提高储能器件的性能。
石墨烯也可以用于制备储氢材料，这对开发氢燃料电池具有重要意义。
2.3 纳米复合材料石墨烯可以用于制造各种纳米复合材料，如聚合物基复合材料、金属基复合材料等。
石墨烯可以加强复合材料的力学性能，并且可以用于保护材料免受化学和环境腐蚀。
2.4 生物医学应用石墨烯在生物医学领域中也有许多应用。
它可以用于制造药物载体、生物传感器和各种医用材料。
石墨烯也可以用于研究肿瘤及其他疾病的治疗方法，如光疗和热疗。
3. 石墨烯的未来发展石墨烯在各个领域的应用前景广阔。
目前，石墨烯的产量和生产成本仍然很高，生产技术也存在许多难题。
因此，石墨烯的商业化应用仍然需要更多的研究和开发。
未来，石墨烯的大规模生产技术将会得到进一步的发展，其在各个领域的应用将会更为广泛。
总之，石墨烯是一个有着巨大潜力的材料。
它的优异特性使其成为了高效电子器件和新型材料的重要材料，在未来将充满无限的发展和应用前景。
混凝土中掺加石墨烯的原理及应用
混凝土中掺加石墨烯的原理及应用一、石墨烯的特性和应用石墨烯是一种由碳原子以蜂窝状排列而成的单层平面结构，具有高强度、高导热性、高电导性、高透明度和高柔韧性等特性。
由于这些特性，石墨烯已经被广泛应用于电子器件、生物医药、能源存储和催化等领域。
其中，石墨烯在混凝土中的应用也备受关注。
二、混凝土中掺加石墨烯的原理1. 提高混凝土的强度和耐久性石墨烯的高强度和高柔韧性可以提高混凝土的强度和耐久性。
石墨烯的高强度使得混凝土的抗拉强度和抗压强度都得到了提升，而石墨烯的高柔韧性则可以防止混凝土出现裂缝和断裂。
此外，石墨烯的高耐腐蚀性和高耐久性可以延长混凝土的使用寿命，减少维护成本。
2. 提高混凝土的导电性和导热性石墨烯的高电导性和高导热性可以提高混凝土的导电性和导热性。
掺加石墨烯的混凝土可以作为传感器，用于监测混凝土中的应力、变形和温度等信息。
此外，石墨烯的高导热性也可以用于混凝土的防冻处理。
3. 提高混凝土的自洁性能石墨烯的高表面积和高化学反应性可以提高混凝土的自洁性能。
掺加石墨烯的混凝土可以通过光催化和氧化还原等反应，将空气中的污染物和有害物质转化为无害的物质，从而净化空气和保护环境。
三、混凝土中掺加石墨烯的制备方法1. 机械混合法机械混合法是将石墨烯粉末和混凝土原料一起放入混合机中搅拌混合的方法。
这种方法简单易行，但是混合效果不稳定，会导致石墨烯的不均匀分散，影响混凝土的性能。
2. 分散剂法分散剂法是将石墨烯粉末和分散剂一起加入混凝土原料中进行混合的方法。
分散剂可以使石墨烯均匀分散在混凝土中，提高混凝土的性能。
但是分散剂会增加制备成本，影响混凝土的工作性能。
3. 水热合成法水热合成法是将石墨烯粉末和混凝土原料一起放入高压反应釜中，在高温高压下进行反应合成的方法。
这种方法可以使石墨烯均匀分散在混凝土中，而且制备过程中不需要添加分散剂，具有制备成本低和工作性能好的优点。
四、混凝土中掺加石墨烯的应用1. 混凝土结构掺加石墨烯的混凝土可以用于建筑物的地基、墙体、楼板和桥梁等结构的建造。
石墨烯发热材料
石墨烯发热材料
石墨烯是一种由碳原子构成的二维晶格结构材料，具有极好的导热性能和电导率。
由于这些特性，石墨烯被广泛应用于发热材料领域，成为一种热电转换和热管理的理想材料。
本文将就石墨烯作为发热材料的特性、制备方法和应用进行介绍。
首先，石墨烯作为发热材料具有出色的导热性能。
石墨烯的热导率非常高，是铜的几倍甚至几十倍，这意味着石墨烯可以快速传导热量，使其成为一种高效的发热材料。
此外，石墨烯还具有良好的电导率，可以将电能转化为热能，因此在电热器等领域也有着广泛的应用前景。
其次，石墨烯的制备方法多样，可以根据不同的需求进行选择。
目前，常见的石墨烯制备方法包括化学气相沉积法、机械剥离法、化学氧化还原法等。
这些方法可以根据需要选择合适的工艺，制备出具有不同性能的石墨烯发热材料，满足不同领域的需求。
最后，石墨烯作为发热材料在许多领域有着广泛的应用。
例如，在汽车领域，石墨烯发热材料可以应用于汽车座椅加热系统，提高座椅的加热速度和效率；在医疗领域，石墨烯发热材料可以用于医疗保健产品，如发热贴等；在航空航天领域，石墨烯发热材料可以用于航天器的热控系统，提高设备的稳定性和可靠性。
总之，石墨烯作为发热材料具有出色的导热性能和电导率，制备方法多样，应用领域广泛。
随着石墨烯技术的不断发展和成熟，相信石墨烯发热材料将会在未来得到更广泛的应用和推广。
石墨烯的制备方法及发展应用概述
石墨烯的制备方法及发展应用概述一、本文概述石墨烯，一种由单层碳原子紧密排列形成的二维纳米材料，自2004年被科学家首次成功制备以来，便以其独特的物理和化学性质，引发了全球范围内的研究热潮。
本文旨在全面概述石墨烯的制备方法，以及其在各个领域的发展应用。
我们将介绍石墨烯的基本结构和性质，为后续的制备方法和应用探讨提供理论基础。
接着，我们将重点阐述石墨烯的几种主要制备方法，包括机械剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法等，并分析各方法的优缺点。
随后，我们将深入探讨石墨烯在能源、电子、生物医学等领域的应用现状和发展前景。
我们将对石墨烯的未来研究方向进行展望，以期为其在实际应用中的进一步推广提供参考。
二、石墨烯的制备方法石墨烯的制备方法多种多样，每一种方法都有其独特的优缺点和适用范围。
目前，石墨烯的主要制备方法包括机械剥离法、化学气相沉积法（CVD）、氧化还原法、碳化硅外延生长法以及液相剥离法等。
机械剥离法：这是最早用于制备石墨烯的方法，由英国科学家Geim和Novoselov在2004年首次报道。
他们使用胶带反复剥离石墨片，最终得到了单层石墨烯。
这种方法虽然简单，但产量极低，且无法控制石墨烯的尺寸和形状，因此只适用于实验室研究，不适用于大规模生产。
化学气相沉积法（CVD）：CVD法是目前工业上大规模制备石墨烯最常用的方法。
它通过高温下含碳气体在催化剂表面分解生成石墨烯。
这种方法可以制备出大面积、高质量的石墨烯，且生产效率高，成本低，因此被广泛应用于石墨烯的商业化生产。
氧化还原法：这种方法首先通过化学方法将石墨氧化成石墨氧化物，然后通过还原反应将石墨氧化物还原成石墨烯。
这种方法制备的石墨烯往往含有较多的缺陷和杂质，但其制备过程相对简单，成本较低，因此也被广泛用于石墨烯的大规模制备。
碳化硅外延生长法：这种方法通过在高温和超真空环境下加热碳化硅单晶，使硅原子从碳化硅表面升华，剩余的碳原子重组形成石墨烯。
这种方法制备的石墨烯质量高，但设备成本高，制备过程复杂，限制了其在大规模生产中的应用。
功能化石墨烯的制备及应用
功能化石墨烯的制备及应用石墨烯是一种由碳原子组成的一层厚的二维结构材料，具有高导电性、高导热性、超高比表面积、良好的机械性能和化学稳定性等优异特性，因而成为材料领域研究的热点和前沿。
为了实现石墨烯的工业化应用，需要针对其性质进行各种功能化修饰。
因此，本文将着重讨论以石墨烯为原材料的功能化修饰技术和应用。
一、石墨烯的制备技术石墨烯的制备技术可以分为机械剥离法、化学气相沉积法、化学还原法、物理气相沉积法和氧化石墨烯还原法等多种方法，其中机械剥离法和化学气相沉积法的应用最为广泛。
机械剥离法是将石墨材料通过力学剥离的方式制备石墨烯。
这种方法成本低廉，制备出的石墨烯品质较好，但是缺点也很明显，即杂质杂质多，生产成本高。
化学气相沉积法是利用金属或者金属化合物的催化作用，在高温的条件下将碳源分子分解产生石墨烯。
这种方法制备的石墨烯质量较好，生产效率也比较高，但是都要在特定高温高压及真空的条件下进行，对设备和技术要求较高。
二、石墨烯的功能化修饰技术石墨烯的功能化修饰主要是指针对石墨烯表面进行不同的化学修饰，以改变石墨烯的物理、化学性质。
主要包括氧化、还原、功能化、掺杂等多种方法。
1. 氧化石墨烯：将石墨烯表面的碳与氧作用结合，形成氧化石墨烯。
石墨烯的氧化可以在其表面形成和羟基、羧基、酮基等官能团，可以提高石墨烯与其他化学物质的响应性，也降低了其电导率。
氧化石墨烯的制备简单，但是对于石墨烯的电导性能和结构有一定的影响。
2. 还原石墨烯：将氧化石墨烯进行还原，可以恢复石墨烯的电学性质。
还原石墨烯还可以在石墨烯表面引入被还原的杂原子，进而实现对石墨烯各种性质的修饰。
3. 功能化石墨烯：通过引入不同的官能团和分子可以实现石墨烯的功能化。
功能化的目的是在石墨烯的表表面引入各种化学结构，改变石墨烯的性质，如增强机械性能、改变热学性质等。
常用官能团有COOH、OH、NH2等。
4. 掺杂石墨烯：通过引入异型原子或者化合物到石墨烯中实现对石墨烯的掺杂修饰，进而改变其电学性质、光学性质、磁学性质等。
石墨烯纳米材料的制备与应用
石墨烯纳米材料的制备与应用石墨烯是一种由碳原子组成的一层厚度非常薄的二维碳材料，它具有极高的强度和导电性，也拥有许多其他令人惊奇的特性。
因此，石墨烯被广泛应用于生物学、电子学、光学、催化和其他领域的研究。
而在石墨烯的制备和应用中，纳米材料也扮演着十分重要的角色。
一、石墨烯的制备方式目前，石墨烯的制备方法主要分为机械剥离法、化学气相沉积法、化学剥离法、去氧还原法和电化学法五种。
而其中，化学气相沉积法和化学剥离法是较为常用的两种方法。
化学气相沉积法是利用化学反应在基底上沉积石墨烯薄膜。
该方法可以得到单晶石墨烯，薄膜质量较好，但生产难度较高，且设备成本高。
化学剥离法是指采用各种方法在各种材料表面制备石墨烯的一种技术。
该方法成本较低，操作简单，但是石墨烯质量较差，难以控制其层数和晶体质量。
二、石墨烯纳米材料的制备方式目前，石墨烯纳米材料的制备方式主要包括机械法、物理法、化学法和生物学法四种。
机械法是指利用机械磨擦、高温等方法将石墨烯制备成纳米材料。
这种方法制备的纳米材料质量较高，但是生产效率较低，且成本较高。
物理法是指利用物理方法，如离子束雕刻、电子束雕刻等将石墨烯制备成纳米材料。
这种方法可以制备各种形状的纳米材料，但是成本较高，难度较大。
化学法是指利用化学反应将石墨烯制备成纳米材料。
这种方法操作简单，成本低廉，但是石墨烯质量较差，存在一定的毒性。
生物学法则是指利用生物学反应将石墨烯制备成纳米材料。
与化学法相比，该方法更为安全，但是生产效率较低，成本也较高。
三、石墨烯纳米材料的应用由于石墨烯纳米材料具有许多优异的特性，在各个领域都有广泛的应用。
在生物学领域中，石墨烯纳米材料可用于生物传感器的制备及生物医学成像等；在电子学领域中，石墨烯纳米材料可用于半导体材料、太阳能电池等的制备；在光学领域中，石墨烯纳米材料可制备光电器件；在化学领域中石墨烯纳米材料可用于催化反应。
此外，在纳米电子学中，石墨烯纳米材料还可以作为晶体管和其他电子元件的材料，其导电性及传输率远高于硅材料，这也为电子学的进一步发展提供了更广阔的空间。
石墨烯的研究与应用综述、产业现状
石墨烯的研究与应用综述一、石墨烯的结构与特性石墨烯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，是最薄的二维材料，单层的厚度仅0.335nm。
石墨烯可塑性极大，是构建其他维数碳材料的基本单元，可以包裹成零维的富勒烯结构，卷曲成一维的碳纳米管，以及堆垛成三维的石墨等。
石墨烯的理论研究已有60多年的历史，但直至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，利用胶带剥离高定向石墨的方法获得真正能够独立存在的二维石墨烯晶体，二人因此荣获2010年诺贝尔物理学奖。
石墨烯具有一些奇特的物理特性：导电性极强：石墨烯中的电子没有质量，电子的运动速度能够达到光速的1/300，是世界上电阻率最小的材料。
良好的导热性：石墨烯的导热性能优于碳纳米管和金刚石，单层石墨烯的导热系数可达5300瓦/米水度，远高于金属中导热系数高的银、铜等。
极好的透光性：石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光，并使所有光谱的光均匀地通过。
超高强度：石墨烯被证明是当代最牢固的材料，硬度比莫氏硬度10级的金刚石还高，却又拥有很好的韧性，可以弯曲。
超大比表面积：石墨烯拥有超大的比表面积(单位质量物料所具有的总面积)，这使得石墨烯成为潜力巨大的储能材料。
石墨烯特殊的结构形态，具备目前世界上最硬、最薄的特征，同时具有很强的韧性、导电性和导热性，这些极端特性使其拥有巨大发展空间，应用于电子、航天、光学、储能、生物医药、日常生活等大量领域。
二、石墨烯的制备方法石墨烯的制备方法主要有机械法和化学法2种。
机械法包括微机械分离法、取向附生法和加热碳化硅法；化学法包括外延生长法、化学气相沉积法与氧化石墨还原法。
微机械分离法是直接将石墨烯薄片从较大的晶体上剪裁下来，可获得高品质石墨烯，且成本低，但缺点是石墨烯薄片尺寸不易控制，不适合量产；取向附生法是利用生长基质原子结构“种”出石墨烯，石墨烯性能令人满意，但往往厚度不均匀；加热碳化硅法能可控地制备出单层或多层石墨烯，是一种新颖、对实现石墨烯的实际应用非常重要的制备方法，但制备大面积具有单一厚度的石墨烯比较困难。
石墨烯的制备方法及应用研究
石墨烯的制备方法及应用研究石墨烯是一种由碳原子排列成二维晶格的材料，具有很高的导电性、热导性和机械强度，被广泛认为是迄今为止发现的最有潜力的材料之一。
本文将介绍石墨烯的制备方法以及一些重要的应用研究。
石墨烯的制备方法有多种，其中最为常见的方法是机械剥离法。
这种方法利用胶带或刮刀等工具将石墨材料从石墨晶体中剥离出来，形成一层一层的薄石墨烯片。
这种剥离的方法简单易行，但是只能得到少量的石墨烯，并且很难控制石墨烯的厚度和形状。
化学气相沉积法是另一种常用的制备石墨烯的方法。
这种方法首先在表面上析出一层碳原子，并在高温下形成石墨结构，随后通过化学气相沉积反应使石墨结构形成二维结构，最终形成石墨烯薄膜。
这种方法可以得到大面积、高质量的石墨烯，但是设备复杂，成本较高。
电子束蒸发沉积法是一种制备石墨烯的新方法。
这种方法通过电子束的瞄准和蒸发来控制沉积的碳原子，形成石墨烯薄膜。
这种方法可以得到较大尺寸的石墨烯，且薄膜均匀致密。
但由于技术限制，目前这种方法还在实验室阶段，尚未实现产业化规模化制备。
石墨烯的应用研究非常广泛。
在电子领域，石墨烯具有优越的电子迁移率和导电性，而且可以制备成柔性电子器件，被广泛应用于柔性显示器和太阳能电池等领域。
在光电领域，石墨烯具有很强的吸光性能和宽波段吸收特性，可以制备成高效的光电器件，如光电探测器和激光器。
在储能领域，石墨烯具有高比表面积和优异的电容性能，可应用于超级电容器和锂离子电池等高能量密度电池。
石墨烯还被广泛研究和应用于传感器、催化剂、生物医学和环境污染治理等领域。
石墨烯基传感器可以通过石墨烯表面与目标物质的相互作用，实现对气体、溶液中化学物质的灵敏检测。
石墨烯基催化剂具有高的电化学活性和稳定性，被广泛应用于水分解、电催化还原和二氧化碳捕获等领域。
石墨烯还具有生物相容性和生物活性，可以作为药物载体用于癌症治疗和组织工程。
石墨烯散热材料
石墨烯散热材料
石墨烯是一种由碳原子构成的二维材料，具有出色的导热性能，因此被广泛应用于散热材料领域。
石墨烯散热材料能够有效地将热量从热源传导到散热器中，提高散热效率，保护设备免受过热的危害。
本文将介绍石墨烯散热材料的特性、制备方法以及应用前景。
首先，石墨烯具有优异的导热性能。
由于其独特的二维结构，石墨烯能够实现高效的热传导，使其成为理想的散热材料。
研究表明，石墨烯的热导率可达到5000-6000 W/mK，是铜的几倍甚至几十倍。
这意味着石墨烯能够快速、高效地将热量传递到散热器中，有效降低设备温度，提高工作效率。
其次，石墨烯散热材料的制备方法多样。
石墨烯可以通过化学气相沉积、机械剥离、化学剥离等方法制备得到。
其中，化学气相沉积是一种常用的制备方法，通过在金属衬底上加热挥发碳源，使其在表面沉积形成石墨烯薄膜。
此外，机械剥离和化学剥离则是通过机械或化学手段将石墨烯层层剥离得到单层石墨烯。
这些制备方法为石墨烯散热材料的大规模生产提供了技术支持。
最后，石墨烯散热材料具有广阔的应用前景。
随着电子产品、汽车、航空航天等领域的快速发展，对散热材料的需求越来越大。
石墨烯散热材料由于其优异的导热性能和多样的制备方法，被广泛应用于各种高端设备的散热系统中。
例如，石墨烯散热膏、石墨烯散热片等产品已经投入市场，并受到了广泛的关注和认可。
综上所述，石墨烯散热材料具有优异的导热性能，多样的制备方法以及广阔的应用前景，将在未来的散热材料领域发挥重要作用。
随着技术的不断进步和市场的不断扩大，相信石墨烯散热材料将会成为散热领域的重要材料，为各行业的发展提供强有力的支持。
- 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)。
4、应用前景
4.2 触摸面板
2012年，常州二维碳素科技有限公司成功研制全球首款手机用石墨烯电 容触摸屏。2013年，该公司年产3万平方米的石墨烯透明导电薄膜生产线正 式投产，这是目前公开报道的全球最大规模的生产线。
4、应用前景
4.2 触摸面板
2013年1月24日，中科院重庆研究院正式公开宣布，该院已经在铜箔衬底上生长 出15英寸的均匀单层石墨烯,并成功将其完整地转移到柔性PET衬底上和其他基底表面, 并且通过进一步应用,还制备出了7英寸的石墨烯触摸屏。
石墨烯的导热率是石墨的3倍，所以石墨烯制成的散热膜散热性能会大大优于石墨 片。
4、应用前景
4.3 散热薄膜
2013年4月2日，贵州新碳高科有限责任公司宣布研制成功出中国首个纯石墨烯粉末 产品——柔性石墨烯散热薄膜。
石墨烯散热薄膜外观与锡箔纸相似，柔韧能任意折叠，可用剪刀剪成任意形状。 “薄膜厚度控制在25微米左右，相当于普通A4纸的三分之一厚”，用约360℃高的热源 去靠近它时，石墨烯散热膜的表面温度可均匀保持在127℃左右。
3、制备方法
工艺课题
高品质
如何在所要求的基板或位置 制作出不含缺陷及杂质的
高品质的任意层数的石墨烯
进一步改进CVD法或开
大面积 发新的制备工艺制备所
要求基板的大面积石墨烯
石墨烯产品最终能否抢占硅
量产化 材料产品地位，取决于其
能否实现工业化标准化生产
4、应用前景
许多研究机构及厂商已开始以具备多项穿透特性的单层石墨烯为研究 对象，研发新一代器件的实用化，其应用领域从原子尺寸扩大到宇宙。
4.5 光电探测器
石墨烯在光电子学和光电探测应用领域极有潜力。
优点：
➢光谱带宽广 ➢响应迅速
缺点：
➢光吸收能力弱 ➢缺乏产生多倍载荷子的增益机制
石墨烯极高的导电性着实令科学家着迷，也因此激发了科学家利用石墨烯来设
计超高速光电探测器。传统的硅基光电探测器不能折叠，也不便宜，而且不够灵敏。 多年来，一种便宜、可折叠的光电探测器一直是科学家们的梦想。单层石墨烯似乎可 以胜任。然而单层石墨烯吸收光子的能力比硅还差，仅有2.3%的光子被吸收。我们所 需要的是一种迫使更多光被吸收的方法。
时间 2008年12月 2010年09月 2010年12月 2010年12月
单位 IBM UCLA SAIT IBM
栅长 150nm 144nm 180nm 240nm
截止频率 26GHz 300GHz 202GHz 230GHz
4、应用前景
4.1 晶体管
4.1.2 打开带隙的方法：
① 2010年12月，IBM在举行的国际会议IEDM 2010上首次透露了采用双层石墨烯 在室温下实现3.2×104这一最大开关比的可能性。 ② 2012年6月，三星先进技术研究院（SAIT）声明开发出一种器件，通过调节栅 极电压控制石墨烯-硅肖特基势垒实现105的开关速度。 ③ 2012年12月11日，日本产业技术综合研究所和物质材料研究机构宣布开发出 了4端子石墨烯晶体管，电流开关比达到2.54×104。 ④2013年5月，麻省理工学院的研究人员们将六方氮化硼和单层石墨烯结合在一 起，最终得到的混合材料既有石墨烯的导电特性，还终于具备了建造晶体管所 必需的能隙。 ⑤ 2013年6月，英国曼彻斯特大学Irina Grigorieva博士于发表的一份报告中显示， 在石墨烯中创建基本磁矩，然后可以切换和关闭它们。
3、制备方法
3.2 化学气相沉积法
另外，制造大面积石墨烯膜也已成为可能。采用的方法是化学气相沉积法。这 是在真空容器中将甲烷等碳源加热至1000℃左右使其分解，然后在Ni及Cu等金属箔 上形成石墨烯膜的技术。2010 年6 月韩国成均馆大学与三星电子等宣布，开发出了 可制备30 英寸单层石墨烯膜的制造工艺以及采用这种石墨烯膜的触摸面板，这一 消息让石墨烯研究人员及技术人员感到十分吃惊。不过，在1000℃高温下采用的工 艺只能以分批处理的方式推进，这是该制造工艺的瓶颈。而且这种工艺还存在反复 转印的过程中容易混入缺陷及杂质的问题。
4、应用前景
4.4 超级电容器
石墨烯以其优异的物理化学性质迅速引起了超级电容器研究人员的强烈兴趣。
➢良好的导电性 ➢高比表面积 ➢优异的柔韧性 ➢良好的机械性能
美国加州大学洛杉矶分校和日本物质材料研究机构各自开发出了使用石墨烯作为电 极、能量密度与充电电池相当的电容器。两者在制造石墨烯时都开发了独自的方法，有 利用制造消费类产品的技心副主任史浩飞表示，石墨烯的应用将给我们的手机、平板电脑带来 很大的变化，如果手机、平板电脑上的其他部件和材料也得到相应改进,也许未来 5~10年,手机、电脑的显示屏就可以真正实现可折叠。
4、应用前景
4.3 散热薄膜
智能手机所采用的CPU速度不断增大，内存容量扩大，操作系统性能提高，超薄的 机身，对散热的要求逐渐增大。为了能够让手机热量更快散出去，不少手机厂商都会给 手机贴上石墨散热片。目前国内市场上销售的智能手机越来越多的采用石墨片作为导热 材料，例如苹果、三星、HTC、小米、魅族等等。
石墨烯的载流子迁移率非常高，但是载流子密度却较低。虽然这样会比较容易穿过 更大波长范围的光，但是也会导致导电性下降。
4、应用前景
4.2 触摸面板
2013年1月30日，东芝在国际纳米技术展会“nano tech 2013”上展出了利用涂覆工 艺将石墨烯和银纳米线成膜制成的透明导电膜。
东芝利用银纳米线的高导电性和石墨烯的出色阻隔性能，制作出了此次的透明导电 膜，同时实现透明导电膜的高性能和高耐久性。
4、应用前景
4.1 晶体管
（1）我们可以利用石墨烯的高载流子迁移率及高迁移速度制作THz频率 的高速动作型RF电路用晶体管，理论上估计其工作频率可达到10THz。
（2）我们正在寻找打开石墨烯带隙的方法，从而可以用石墨烯制作逻辑 电路。
4、应用前景
4.1 晶体管
4.1.1 高速晶体管
世界上许多公司及大学都致力于石墨烯高速晶体管的开发，其原因之一在于 如果开发出以THz频率工作的晶体管，就能够使迄今在技术方面有很大不同的电子 和光子，也就是电和光的控制技术实现无缝连接。
1、简介
“二维结构”从想象到现实
石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化连接形成的单原子层二维晶体，其 厚度为0.335nm，碳原子规整的排列于蜂窝状点阵结构单元之中。电子显 微镜下观测的石墨烯片，其碳原子间距仅0.142纳米。
1、简介
石墨烯可看作是其他维数碳质材料的基本构建模块，它可以被包成 零维的富勒烯，卷成一维的碳纳米管或堆叠成三维的石墨。
化学气相 SiC热分
沉积法
解法
氧化石墨 烯还原法
3、制备方法
3.1 机械剥离法
机械剥离法，是一种反复在石墨上粘贴并揭下粘合胶带来制备石墨烯的方法， 缺点是很难控制所获得的石墨烯片的大小及层数。而且只能勉强获得数mm见方的 石墨烯片。其优点是，可以获得采用其他方法时无法实现的极高品质石墨烯片。还 有人指出，“正是因为机械剥离法的出现才使石墨烯的分离研究在短时间内取得了 进展”。
2、特性
“最强性能”有许 多
最薄最轻
载流子迁移率最高
电阻率最低
强度最大最坚硬
导热率最高
厚0.335nm，比表面积为2630m2/g 室温下为20万cm2/Vs（硅的100倍）
约为10-6Ω•cm（比铜和银更低） 破坏强度：42N/m（结构钢的200倍）
3000~5000W/mK（硅的50倍）
2、特性
4、应用前景
4.4 超级电容器
美国加州大学洛杉矶分校的研究人员利用一台普通的家用DVD光雕刻录机，在不到 30分钟的时间内在一张光盘上生产出100多个石墨烯微型超级电容器。该电容器不仅具 有小巧的外形，更重要的是可以在极短的时间内完成充电，其充放电的速度比标准电池 快数百倍甚至上千倍。
4、应用前景
虽然石墨烯透明导电薄膜的研究还在初期阶段，但是石墨烯在许多方面比ITO 具有更多潜在的优势，例如质量、坚固性、柔韧性、化学稳定性、红外透光性和 价格等。因此采用石墨烯制备透明导电薄膜是很有前景的一项工作。
4、应用前景
4.2 触摸面板
一般来说，高透明性与高导电性是互为相反的性质。从这一点来看，ITO 正好处在透 明性与导电性微妙的此消彼长关系的边缘线上。这也是超越ITO 的替代材料迟迟没有出现 的原因。
2.1 电学特性
单层石墨烯的价带与导带相交于布里渊 区的六个顶点，这些顶点就是狄拉克点。由 此，我们发现石墨烯是一种特殊能带结构的 零带隙半导体材料。
➢低电阻率 ➢高迁移率 ➢高迁移速度 ➢半整数量子霍尔效应
石墨烯三维能带结构图
2、特性
2.2 力学特性
2008年，美国哥伦比亚大学两名华裔科学 家韦小丁和李昌钴研究发现，石墨烯是至今测 量过的强度最大的材料，比结构刚的强度要高 200倍。
3、制备方法
3.4 氧化石墨烯还原法
第4 种制作工艺是三菱气体化学2000 年开发的氧化石墨烯法。这种方法首先使 石墨粉氧化，然后放入溶液内溶化，在基板上涂上薄薄的一层后再使其还原。目前， 这种方法用于制作大面积透明导电膜以及采用涂布工艺制作的TFT。尽管该工艺的 温度较低而且方法简单，但由于采用折叠多个数十nm 见方断片的构造，而且不能 完全还原，因此存在的课题是很难确保充分的导电性及透明性。
2013年，该研究团队发现即使是存在缺陷 的石墨烯仍然是目前已知的强度最高的材料。 完全由缝合晶界组成的石墨烯薄膜能保持超高 强度，这是石墨烯在柔性电子和加强件等领域 大量应用的关键。
2、特性
2.3 热学特性
(1)石墨烯的导热率高达5300W·m-1·K-1，是铜的2倍和硅的50倍； (2)单层石墨烯的导热率与片层宽带、缺陷密度和边缘粗糙度密切相关； (3) 石墨稀片层沿平面方向导热具有各向异性的特点； (4) 在室温以上，导热率随着温度的增加而逐渐减小。