石墨烯论文
石墨烯材料的研究进展论文
新材料石墨烯的研究摘要：石墨烯是近年被发现和合成的一种新型二维碳质纳米材料。
由于其独特的结构和新奇的物化性能，在改善复合材料的热性能、力学性能和电性能等方面具有很大的潜力，已成为纳米复合材料研究的热点。
综述了石墨烯纳米复合材料的制备与应用研究进展，并对石墨烯纳米复合材料的发展前景进行了展望。
关键词：石墨烯；纳米复合材料；制备；应用1.材料的基本情况石墨烯是碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的碳质材料，是构成其它碳同素异形体的基本单元。
石墨烯的理论研究已有６０多年的历史，一直被认为是假设性的结构，无法单独稳定存在。
２００４年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫用胶带反复剥离高定向热解石墨的方法，得到了稳定存在的石墨烯。
石墨烯的出现颠覆了传统理论，使碳的晶体结构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。
石墨烯的结构非常稳定。
石墨烯内部的碳原子之间的连接很柔韧，当施加外力于石墨烯时，碳原子面会弯曲变形，使得碳原子不必重新排列来适应外力，从而保持结构稳定。
这种稳定的晶格结构使石墨烯具有优秀的导热性。
石墨烯是构成石墨，木炭，碳纳米管和富勒烯碳同素异形体的基本单元。
完美的石墨烯是二维的，它只包括六边形(等角六边形); 如果有五边形和七边形存在，则会构成石墨烯的缺陷。
12个五角形石墨烯会共同形成富勒烯。
石墨烯卷成圆桶形可以用为碳纳米管石墨烯的出现在科学界激起了巨大的波澜，人们发现，石墨烯具有非同寻常的导电性能、超出钢铁数十倍的强度和极好的透光性，它的出现有望在现代电子科技领域引发一轮革命。
石墨烯目前是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收 2.3%的光；导热系数高于碳纳米管和金刚石，石墨烯是迄今为止世界上强度最大的材料，据测算如果用石墨烯制成厚度相当于普通食品塑料包装袋厚度的薄膜（厚度约100 纳米），那么它将能承受大约两吨重物品的压力，而不至于断裂，石墨烯是世界上导电性最好的材料。
【精品】石墨烯论文
【精品】石墨烯论文题目：石墨烯的制备及其性质研究摘要：本文研究了石墨烯的制备方法，包括机械剥离法、化学气相沉积法和电化学法。
我们对这些方法的优缺点进行了分析，并结合实验结果对比了它们的性能。
石墨烯是一种单层厚度只有一个原子的碳材料，具有高强度、高导热性、高电导性等优异物理和化学性质。
因此，石墨烯在电子学、催化、生物医学等多个领域都有广泛的应用前景。
关键词：石墨烯，制备方法，性能分析1. 石墨烯的制备方法1.1 机械剥离法机械剥离法是最早用于制备石墨烯的方法之一，其原理是利用机械力将石墨表面的单层碳原子剥离下来得到石墨烯。
这种方法简单易行，但生产效率较低，且难以控制石墨烯的大小和形状。
1.2 化学气相沉积法化学气相沉积法是一种将气体中的碳源沉积在衬底上生成石墨烯的方法。
该方法生产效率高，能够大规模制备石墨烯，但需要特殊的沉积设备，且产生的石墨烯数量受衬底材料的限制。
1.3 电化学法电化学法是利用电化学反应在石墨表面生成石墨烯。
这种方法操作简单易行，但还有待于进一步的研究改进。
2. 石墨烯的性能分析2.1 强度和硬度石墨烯具有极高的机械强度和硬度，其强度是钢的200倍以上，硬度是金刚石的2倍以上。
2.2 电子学性质石墨烯具有优异的电子学性质，电子迁移率高达10000cm2/Vs，使其在半导体、传感器等领域有广泛应用。
2.3 光学性质石墨烯在可见光到红外光谱范围内具有吸收率极高的特性，可用于太阳能电池和光伏电池等领域。
3. 结论从以上分析可知，石墨烯具有出色的物理和化学性质，且在多个领域都有广泛应用前景。
不同的制备方法具有各自的特点，需根据应用需求进行选择。
我们的研究结果有助于促进石墨烯的应用和发展。
石墨烯相变材料论文
石墨烯相变材料论文第一篇：石墨烯相变材料论文石墨烯相变材料的研究摘要：随着热管理及热存储技术的发展，储热技术逐渐扮演着越来越重要的角色，于此同时寻找高性能的储热材料也成为了研究热潮。
近年来，相变材料的发展为储热技术带来了福音，相比于其他热导率低，储热性能差的储热材料，相变材料有着天然的优势。
而在相变材料中，石墨烯相变材料是如今发现的储热性能最优异的相变材料，通过将石墨烯作为填充材料，相变材料的储热能力大大提升。
关键词：热存储相变材料储热材料石墨烯前言：在热能的存储和利用过程中，常常存在于在供求之间在时间上和空间上不匹配的矛盾，如太阳能的间歇性，电力负荷的峰谷差，周期性工作的大功率器件的散热和工业余热利用等。
相变储能材料通过材料相变时吸收或释放大量热量实现能量的储存和利用，可有效解决能量供求在时间和空间上不匹配的矛盾。
因此，相变储能技术被广泛应用于具有间歇性或不稳定性的热管理领域，如航空航天大功率器件的管理，周期性间歇式电子工作器件的散热，太阳能利用，电力的“移峰填谷”，工业废热余热的回收利用，民用建筑的采暖及空调的节能领域等。
近年来，相变储能技术成为能源科学和材料科学领域中一个十分活跃的前沿研究方向。
相变储能材料具有储能密度大储能释能过程近似恒温的特点。
但多数相变储能材料存在热导率低，换热性能差等缺点。
采用具有高导热，低密度，耐腐蚀和化学稳定性好等优点的碳材料对其进行强化传热，可有效提高系统换热效率。
常用的固-液定型相变储能材料实际上是一类复合相变材料，主要是由两种成分组成：一是工作物质；二是载体基质。
工作物质利用它的固-液相变进行储能工作物质可以是各种相变材料，如石蜡，硬脂酸，水合盐，无机盐和金属及其合金材料。
载体基质主要是用来保证相变材料的不流动性和可加工性，并对其进行强化传热。
石墨烯是一种新型碳材料，它具有由单层碳原子紧密堆积而成的二维蜂窝状紧密堆积结构。
它是构建其他维度炭质材料的基本单元。
二维材料石墨烯范文
二维材料石墨烯范文石墨烯是一种由一层碳原子以六角晶格结构排列成的二维材料。
它具有许多独特的性质和潜在的应用，因此在材料科学领域备受关注。
石墨烯最初于2004年由安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫在实验室中分离出来。
他们使用胶带将石墨层分离，并不断重复这个过程，最终得到了只有一层碳原子的石墨烯。
石墨烯具有一系列独特的性质，使其成为引起科学家和工程师广泛兴趣的材料之一、首先，石墨烯具有出色的电导率。
碳原子之间有非常紧密的键合，使电子在其中能够自由移动。
这使得石墨烯成为一种优秀的导电材料，可能有许多电子器件应用，在电子学、光电子学和能量存储等领域都有潜在应用。
其次，石墨烯具有极高的机械强度。
尽管只有一层碳原子，但石墨烯的强度比钢高200倍。
这使得石墨烯具有出色的耐用性，可以用于制造高强度和轻量化材料，如强度超强的纳米材料、超级电容器等。
石墨烯还具有优异的热传导特性。
由于其一维的蜂窝结构，热子在石墨烯中能够以极快的速度传播，使其具有出色的散热性能。
这使石墨烯有望用于制造高效的散热材料和热管理系统。
此外，石墨烯还具有出色的光学特性。
由于碳原子在石墨烯中排列成六角形晶格，导致石墨烯对光的吸收和散射特性都非常独特。
这使石墨烯有潜力在光学领域应用，如太阳能电池、光伏技术等。
然而，石墨烯的大规模生产和应用仍面临许多挑战。
首先，制备高质量的石墨烯是一个复杂和昂贵的过程。
传统的方法通常涉及使用化学气相沉积或机械剥离的方法，这限制了石墨烯的大规模生产。
其次，石墨烯在制造过程中易于受到杂质污染，这会降低其性能。
因此，研究人员正在努力开发新的制备方法，以提高石墨烯的质量和纯度。
此外，石墨烯在实际应用中还面临许多挑战。
例如，石墨烯的高导电性也意味着在一些应用中可能产生电子热效应和电磁辐射等问题。
此外，石墨烯的机械强度可能会受到缺陷和杂质的影响。
因此，需要进一步研究和改进石墨烯的性能，以实现其在实际应用中的广泛应用。
《2024年石墨烯的制备及在超级电容器中的应用》范文
《石墨烯的制备及在超级电容器中的应用》篇一一、引言随着科技的进步，纳米材料的应用已经引起了科学界的广泛关注。
在众多纳米材料中，石墨烯因其独特的物理、化学性质，特别是其超高的电导率和极大的比表面积，已成为近年来材料科学领域的研究热点。
本篇论文旨在深入探讨石墨烯的制备方法以及其在超级电容器中的应用。
二、石墨烯的制备石墨烯的制备方法多种多样，常见的包括机械剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法等。
1. 机械剥离法：此方法主要是通过机械力将石墨薄片剥离成单层或多层石墨烯。
此法虽然可以制备出高质量的石墨烯，但生产效率较低，不适合大规模生产。
2. 化学气相沉积法：此法通过在高温条件下使气体中的碳原子在基底上沉积形成石墨烯。
此法可以制备大面积的石墨烯，但制备过程需要高温和特定的气体环境。
3. 氧化还原法：此法首先通过强酸等化学试剂将天然石墨氧化，形成氧化石墨（GO），然后通过还原GO得到石墨烯。
此法生产效率高，成本低，适合大规模生产。
三、石墨烯在超级电容器中的应用超级电容器是一种具有高能量密度和高功率密度的储能器件，而石墨烯因其独特的物理性质，使其成为超级电容器的理想材料。
1. 石墨烯的电化学性质：石墨烯具有超高的比表面积和良好的导电性，这使其在电化学反应中能够提供更多的活性位点，从而提高电容器的电容量。
2. 石墨烯在超级电容器中的应用：由于石墨烯的优异性能，其被广泛应用于超级电容器的电极材料。
在电极中，石墨烯不仅可以提供大量的电荷传输通道，还可以通过其大比表面积提供更多的电荷存储空间。
此外，石墨烯的优异导电性可以降低电极的内阻，从而提高电容器的充放电速率。
四、结论随着科技的发展，石墨烯的制备技术已经越来越成熟，其在超级电容器中的应用也越来越广泛。
未来，随着对石墨烯性能的深入研究以及制备技术的进一步优化，石墨烯在超级电容器以及其他领域的应用将更加广泛。
同时，我们也需要关注到石墨烯在实际应用中可能面临的问题和挑战，如成本、环境影响等，以期在未来的研究中找到更好的解决方案。
石墨烯论文总结范文
摘要：石墨烯作为一种新型二维材料，具有独特的物理化学性质，在众多领域展现出巨大的应用潜力。
本文对石墨烯的制备方法、特性、应用领域进行了综述，旨在为石墨烯材料的研究提供参考。
一、引言石墨烯是一种由单层碳原子构成的二维晶体，具有优异的力学、电学、热学和光学性能。
自2004年石墨烯被发现以来，其研究取得了显著的进展。
本文对石墨烯的制备方法、特性、应用领域进行综述，以期为石墨烯材料的研究提供参考。
二、石墨烯的制备方法1. 机械剥离法：机械剥离法是制备石墨烯的一种简单、高效的方法。
通过将石墨片在金刚石针尖下进行机械剥离，可以得到单层石墨烯。
2. 化学气相沉积法：化学气相沉积法是一种制备高质量石墨烯的方法。
该方法在高温下将碳源气体在金属催化剂上分解，形成石墨烯。
3. 水热法：水热法是一种制备石墨烯的新技术。
通过将石墨烯前驱体在高温高压下进行反应，可以得到高质量的石墨烯。
4. 微机械剥离法：微机械剥离法是一种基于微机械加工技术制备石墨烯的方法。
通过在石墨烯上施加应力，使其发生剥离，从而获得单层石墨烯。
三、石墨烯的特性1. 优异的力学性能：石墨烯具有极高的强度和韧性，是已知材料中最强的二维材料。
2. 良好的电学性能：石墨烯具有优异的电导率，是已知材料中最高的二维材料。
3. 热学性能：石墨烯具有优异的热导率，可以有效传递热量。
4. 光学性能：石墨烯具有优异的光吸收和光催化性能。
四、石墨烯的应用领域1. 电子器件：石墨烯具有优异的电学性能，可以应用于制备高性能电子器件，如场效应晶体管、晶体管等。
2. 能源存储与转换：石墨烯具有良好的电化学性能，可以应用于锂离子电池、超级电容器等能源存储与转换领域。
3. 光学器件：石墨烯具有优异的光学性能，可以应用于制备高性能光学器件，如光子晶体、光学传感器等。
4. 生物医学领域：石墨烯具有良好的生物相容性，可以应用于生物医学领域，如药物载体、生物传感器等。
五、结论石墨烯作为一种新型二维材料，具有独特的物理化学性质，在众多领域展现出巨大的应用潜力。
石墨烯材料科学基础课程作业论文
石墨烯材料的性能及应用1前言石墨烯是一种由碳原子紧密堆积构成的二维晶体，是包括富勒烯、碳纳米管、石墨在内的碳的同素异形体的基本组成单元。
自2004年首次报道独立存在的石墨烯以来，它在力学、热学、电学、光学等方面的优异性能，使之成为近年来化学，材料科学及物理学领域的研究热点。
然而石墨烯具有不易大量制备，宏观以聚集态形式存在的缺点，为了充分利用其高强度，高模量，高导电性，良好的耐化学耐热性，高比表面积等特点，需要对其结构和形貌进行深入考察。
作为炭材料最小的构筑单元，二维大分子石墨烯在水油界面和催化剂作用下具有自组装潜力。
此外，由于其特殊的二维晶体结构，高的纵横比及高的电子迁移率使其在储能领域具有广阔的应用前景，但其在储能领域的应用范围及储能机理还有待进一步拓展与考察。
通过物理或者化学改性的方法将石墨烯应用于聚合物基复合材料的力学增强方面也具有重要的学术价值。
2石墨烯结构、性能、表征2.1石墨烯的结构单层石墨烯是单原子层紧密堆积的二维晶体结构，其中碳原子以六元环形式周期性排列于石墨烯平面内。
每个碳原子通过。
键与临近的三个碳原子相连，S，P x和P y三个杂化轨道形成强的共价键，组成sp2杂化结构，具有120。
的键角，赋予石墨烯极高的力学性能。
剩余的P z轨道的π电子在与平面垂直的方向形成π轨道，此π电子可以在石墨烯晶体平面内自由移动，从而使得石墨烯具有良好的导电性。
二维晶体在热学上不稳定，发散的热学波动起伏破坏了长程有序结构，并且导致石墨烯在较低温度下即发生晶体结构的融解。
透射电镜观察及电子衍射分析也表明单层石墨烯并不是完全平整的，而是呈现出本征的微观的不平整．在平面方向发生角度弯曲。
扫描隧道显微镜观察表明纳米级别的裙皱出现在单层石墨烯表面及边缘。
这种摺皱起伏表现在垂直方向发生0.5nm的变化，而在侧边的变化超过10nm。
这种三维方向的起伏变化可以导致静电的产生．从而使得石墨烯在宏观易于聚集，很难以单片层存在。
化学与材料论文
化学与材料论文——石墨烯一( 前言石墨烯是目前发现的唯一存在的二维自由态原子晶体, 它是构筑零维富勒烯、一维碳纳米管、三维体相石墨等sp2 杂化碳的基本结构单元, 具有很多奇异的电子及机械性能。
因而吸引了化学、材料等其他领域科学家的高度关注。
本文介绍了近几年石墨烯的研究进展, 包括石墨烯的合成、去氧化、化学修饰及应用前景等方面的内容。
石墨烯由于其特殊的电学、热学、力学等性质以及在纳米电子器件、储能材料、光电材料等方面的潜在应用,引起了科学界新一轮的热潮。
二(石墨烯的生产加工方法及化学原理物理方法:1.微机械剥离法:通过机械力从新鲜石墨晶体的表面剥离石墨烯片层。
2.印章切取转移印制法: 在印章突起的表面上涂上一层转换层( 可用树脂类材料通过旋转涂布法均匀涂于表面, 其作用像胶水那样黏附石墨烯) , 在300psi 及室温下, 将这种印章按压在石墨上, 高压下印章边缘产生极大的剪应力, 使得石墨烯层从石墨上分离下来。
类似地, 将石墨烯层从印章上转移到器件上同样需要固定层0( 要求这种转换层0与石墨烯间的作用力远大于转换层0与石墨烯间的作用力) , 经类the real implementation of the "quasi, ruthless. Tough," requirement, carry forward the spirit of a nail, and the corrective measures The implementation of the nerve endings, do not let the rectification is not in place, not to retreat, the people are not satisfied. Pin four is to adhere to the reform and innovation. To reform the way of thinking and innovative courage to turn style, against four winds, the courage toface the contradictions, good at solving the chronic ills, dare to break the outdated customs and bad habits Hensha unhealthy tendencies, trees, fresh healthy. The five is to adhere to tackling the problem. That is the wind Su Ji and the education supervision combined, in order to establish a new system to promote the normalization of style building, long-term, to enhance the party spirit of honest and pragmatic people thought conscious action. The six is to insist on the completion of the third grasp the overall situation. Activity and end This year the goal of safety production work plan for next year, work together, to promote the activities and the work of production safety with both hands, two promotion, two not mistake. Two, rectification of the overall objectives and specific objectives: (a) the overall path around the "four focus", carried out the outstanding problems of the special rectification, the full implementation of the central and provincial Party committee clear the rectification task, effectively curb the "four winds", realize the overall improvement of Party and government. The point is: focus on the people, the people, convenience, and resolutely curb the bureaucratic style of work; looking to stimulate grassroots vitality, resolutely curb the Wenshan sea; focus on the cadres honest, clean government, politics, and resolutely curb exceed the standard Quasi occupied office space, Gongjusiyong, public funds, extravagance of the wind; focus on establish a correct view of achievements, the concept of power, and resolutely curb acts against the interests of the masses. Accelerate the system reform and construction, improve the people honest and pragmaticnormalization system, constantly consolidate and expand educational practice achievements, make people satisfied. The recent reform goal: Political Quality Bureau and all Party members and cadres, further improve the quality of the business; the "four winds", "two" problem has been effectively solved. The middle goal of the reform: "opposition party and government austerity waste似的操作使得石墨烯从印章上剥落下来。
- 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)。
关于石墨烯的研究摘要：石墨烯是2004年才发现的新型材料，它是碳原子组成的平面结构。
具有单一原子或几个原子的厚度。
石墨烯因具有独特的电子结构。
是迄今为止人类发现最早的二维电子系统。
关键词：石墨烯的制备：石墨烯特性：石墨烯结构：石墨烯应用0引言：C是最神奇的元素，自然界中碳也是组成物质最多的元素，给人类带来了很多财富石墨也是人类最常见的材料。
在科学界最热门的材料就是石墨烯。
顾名思义，石墨烯与石墨有紧密的联系。
我们知道，石墨是一类层状的材料，它是由一层又一层的二维平面碳原子网络有序堆叠而形成的。
由于层间的作用力较弱，因此石墨层间很容易互相剥离，形成薄的石墨片，这也正是铅笔能在纸上留下痕迹的原因。
这样的剥离存在一个最小的极限，那就是单层的剥离，即形成厚度只有一个碳原子的单层石墨，这就是石墨烯。
石墨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。
石墨烯的理论比表面积高达2 600m2Pg ,具有突出的导热性能( 3 000W·m- 1·K- 1 ) 和力学性能(1 060GPa) , 以及室温下较高的电子迁移率(15 000cm2·V- 1·s - 1 ) 。
此外,它的特殊结构,使其具有半整数的量子霍尔效应、永不消失的电导率等一系列性质 ,因而备受关注。
但长久以来，科学家们从理论上一直认为这种纯粹的二维晶体材料是无法稳定存在的，一些试图制备石墨烯的工作也均以失败而告终。
直到2004年，英国曼彻斯特大学的A. Geim 教授及其合作人员凭借极大的耐心与一点点运气终于如大海捞针般首次发现了石墨烯。
他们采取的手段与铅笔写字有异曲同工之妙，即通过透明胶带对石墨进行反复的粘贴与撕开使得石墨片的厚度逐渐减小，最终通过显微镜在大量的薄片中寻找到了理论厚度只有0.34纳米（约为头发直径的二十万分之一）的石墨烯。
1石墨烯制备2石墨烯的结构石墨烯是一种由C原子经sp2电子轨道杂化后形的，是C元素的另外一种同素异形体，由碳原子六角结构(蜂窝状)紧密排列的二维单层石墨层(见图1)。
同时，石墨烯还可以包成0维富勒烯，卷成1维碳纳米管，叠成3维石墨，它是众多碳质材料的基元，如果对石墨烯有更深入的了解，就有可能依照人们的意愿定向制备某种需要的碳质材料。
在此有一点需要说明，石墨烯层并不是完全平整的，它具有物质微观状态下固有的粗糙性，表面会出现起伏如波浪一般。
这种褶皱会自发地产生并且最大起伏度可达到0．8nm，也有一种观点认为褶皱是由于衬底与石墨烯相互作用导致的，具体原因还在进一步研究之中。
在回顾关于石墨烯早先的工作之前，定义什么是2维晶体是很有用的。
很显然，单原子薄层是2维晶体，100个单原子层的叠加可以认为是一个薄的3维材料。
对于石墨烯，众所周知，电子结构随着层数的变化而迅速演变，lO层的厚度就可以达到3维石墨的限制要求。
在很好的近似下，单层和双层石墨烯都有简单的电子能谱：它们都是具有一种电子和一种空穴的零带隙的半导体(亦即零交叠半金属)。
对于三及三以上数目的薄层，能谱将变得复杂：许多电荷载体出现，导带和价带也明显地交叠。
这一条件就将石墨烯区分成三类：单、双、多(3到10)层石墨烯，更厚的结构可以被认为是薄层的石墨。
虽然有很多新的2维材料，但是目前几乎所有的试验和理论的成果都集中在石墨烯上，而忽略了其它2维晶体的存在。
对石墨烯的这种偏爱是否公平仍值得商榷，但是产生这种现象的主要原因却十分明显：被分离的石墨烯晶体有卓越的特性。
石墨烯为复式六角晶格，每个元胞中有两个碳原子，每个原子与最近邻的三个原子问形成三个a键。
由于每个碳原子有四个价电子，所以每个碳原子又会贡献出一个剩余的P电子，它垂直于石墨烯平面，与周围原子形成未成键的耳电子。
这些7c电子在晶体中自由移动赋予了石墨烯良好的导电性。
由简单的紧束缚模型可以计算得到；丌和丌能带在K 点交于一点(如图2所示)，该点附近E一是呈线性关系我们把这一点叫做Dirac点。
从这个意义上说，石墨烯是一种没有能隙的材料，显示金属性。
石墨烯在双极性电场效应中有突出的性质，电荷载体可以在掺杂浓度n值高达10¨／cm。
的条件下在电荷与空穴之间转换，并且它们的迁移率在室温下可以超过15，000cm。
／Vs。
迁移率与温度有关系，在300K条件下仍被杂质散射所限制，因此应该还能够有显著的提高，甚至高到约100，O00cm。
／Vs。
虽然有些半导体材料(如InSb)的室温值可以达到77，000cm ／Vs，但这些值都取自体材料本征半导体。
在石墨烯中，对于电学和化学掺杂的器件，在"很高的情况下(72>10 ／cm ) 仍保持了很高的值，这就实现了亚微米量级(在30OK 时约0．3／~m)的弹道输运。
对石墨烯充满兴趣的另一个同等重要的原因是它电荷载体的独特性质。
在凝聚态物理学中，薛定谔方程控制一切，它足以描述材料的电子特性。
石墨烯却是一个例外：它的电荷载体更相似于相对论的微粒，并且狄拉克方程比薛定谔方程描述电荷载体更简单更自然。
虽然电子在碳原子周围移动并不是相对论的范畴，但是在石墨烯蜂窝格子结构的周期势影响下，电子与碳原子的相互作用引发了新的准粒子，这个准粒子具有很低的能量E并且可以被具有有效光速≈ 10 m／s的2+1维狄拉克方程准确地描述。
这个准粒子被称为无质量的狄拉克费密子，它可以看成是失去静止质量rrl。
的电子，或具有电子电荷e的中微子。
石墨烯的实验发现为我们提供了通过测量其电子特性来探寻量子电动力学现象的方法。
在分析石墨烯量子电动力学性质的时候，需要引入“手性”这个新的参量。
石墨烯的手性表明了一个事实，就是具有正k的电子和具有负k 的空穴的状态与石墨烯具有相同的碳亚晶格有复杂的联系。
另外，E 为零附近(能带相交的地方)的电子态是由不同的亚晶格状态组成的，并且亚晶格之间的关系对准粒子构成的贡献也要被考虑到。
这就要求用一个指数来标记亚晶格A和B，就像量子电动力学中的自旋量子数(上和下)一样，这个指数被称为膺自旋，而膺自旋相关的作用几乎控制了与真正白旋相关的作用。
手性和膺自旋的概念都非常重要，因为石墨烯的许多电子过程的理解都基于这些量的存在。
另一个重要的现象就是石墨烯的零场电导率a在n消失的时候并没有随之消失，而是每个载体类型以接近电导率量子值e。
／h的数值存在。
对于其他所有已知材料，低的电导率在低温下都不可避免地导致金属绝缘转变，但是这种现象在石墨烯降温到液氦温度也没有发生。
石墨烯的室温量子霍尔效应也是人们感兴趣的独特性质之一。
霍尔电导率％通过中性点，走势呈不间断的等距阶梯(参见图3)。
在中性点处电荷载体由电荷变为空穴。
霍尔电导率中的次序N在遵循标准量子霍尔效应的条件下被提高1／2，所以在公式一±4e。
／h(N+ ]／2)中，．N是朗道能级，指数系数4则是双能谷和自旋带来的简并度。
这个效应被称为“半整数”量子霍尔效应，以体现它既不是新的分数量子霍尔效应也不是标准的整数量子霍尔效应。
这个不寻常的现象可以由石墨烯在磁场B中电子能谱的类量子电动力学量子化来解释，通过Dirac方程，求解磁场下石墨烯中载流子的Landau能级，结果为：EN=± ,／2e#BN，其中±分别代表电子和空穴。
可以看出，石墨烯中n一0的Landau能级的简并度只有其他Landau能级的一半，因为其Landau能级的真空能是0，这就足以解释这个反常的量子霍尔效应结果。
另一种对于半整数量子霍尔效应的解释需要结合膺自旋和轨道理论。
另外，石墨烯的室温量子霍尔效应使原有的霍尔效应温度范围扩大了1O倍，表明了其独特的载流子特性和优异的电学质量。
石墨烯中各碳原子之间的连接非常柔韧，当施加外部机械力时，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。
石墨烯有相当的不透明度：可以吸收大约2.3%的可见光。
而这也是石墨烯中载荷子相对论性的体现。
3石墨烯的应用3．1 微电子领域应用微电子领域也具有巨大的应用潜力。
研究人员甚至将石墨烯看作是硅的替代品，能用来生产未来的超级计算机。
曼彻斯特的小组采用标准半导体制造技术制作出晶体管。
从一小片石墨烯片层开始，采用电子束曝光在材料上刻出沟道。
在被称为中央岛的中部位置保持一个带有微小圆笼的量子点。
电压可以改变这些量子点的电导率，这样就可以像标准场效应晶体管那样储存逻辑态。
可在26GHz频率下运作可望使该种材料超越硅的极限，达到100GHz以上的速度跨入兆赫(terahertz)领域。
3．2 计算机芯片材料中的应用马里兰大学物理学家的研究表明引，未的计算机芯片材料中石墨烯可能取代硅。
石墨烯具有远高于硅的载流子迁移率，并且从理论上说，它的电子迁移率和空穴迁移率两者相等．因此其n型场效应晶体管和P型场效应晶体管是对称的。
因为其还具有零禁带特性，即使在室温下载流子在石墨烯中的平均自由程和相干长度也可为微米级，所以它是一种性能非常优异的半导体材料．专家指出硅基芯片在室温条件下的速度是有限的，很难再大幅提高；而电子穿过石墨烯几乎没有任何阻力，所产生的热量也非常少，且石墨烯本身就是一个良好的导热体，可以很快地散发热量，由石墨烯制造的集成电路运行的速度将要快得多．据估计用石墨烯器件制成的计算机的运行速度可达到1T(105z)Hz，即比现在常见的1G(100)的计算机快1 000倍．3．3 减少纳米元件噪声领域的应用美国IBM公司T·J·沃森研究中心的科学家，最近攻克了在利用石墨构建纳米电路方面最令人困扰的难题，即通过将两层石墨烯片叠加，可以将元器件的电噪声降低10倍，由此可以大幅改善晶体管的性能，这将有助于制造出比硅晶体管速度快、体积小、能耗低的石墨烯晶体管。
3．4 石墨烯可作为宇宙学研究的平台精细结构常数是物理学中一个重要的无量纲数，用希腊字母α表示，它与量子电动力学有着紧密的渊源。
它将电动力学中的电荷e、量子力学中的普朗克常数h、相对论中的光速c联系起来，定义为α=(e^2)/(2ε0*h*c)(其中 e 是电子的电荷，ε0 是真空介电常数，h 是普朗克常数， c 是真空中的光速).而其大小为什么约等于1/137至今尚未得到令人信服的回答。