石墨烯使用中存在的问题及其发展趋势
石墨烯的研究和发展趋势
石墨烯的研究和发展趋势石墨烯被誉为“二十一世纪最重要的材料之一”，其具有高强度、高导电性、高热导性、良好的透明性、柔韧性及耐腐蚀性等多种优良性能，吸引着科学家和工程师的极大关注。
本文将从石墨烯的基本结构和性质、石墨烯的研究历程、产业化进展以及未来的发展趋势等方面阐述石墨烯的研究和发展趋势。
一、石墨烯的基本结构和性质石墨烯是由单层碳原子构成的二维晶体结构，具有独特的二维结构。
以图1为例，石墨烯由一个或多个六元环组成，碳原子通过共价键相连，形成六角形的晶格结构。
其中，每个碳原子有三个共价键和一个未饱和的π键，形成一个sp2杂化轨道。
从宏观上看，石墨烯的厚度仅为0.33纳米，但其面积却可以达到平方米级别。
石墨烯因其独特的结构，具有多种优异的物理、化学和电学性质，是一种具有极高应用价值的新型材料。
石墨烯的性质之一是高导电性。
由于其电荷载流子是电子，且具有极高的电子迁移速率，所以石墨烯的电导率要高于铜。
石墨烯的热传导率也非常高，比铜高达10倍以上。
此外，石墨烯具有良好的透明度和柔韧性，对紫外线和红外线也有很好的吸收和反射能力，因此被广泛应用于透明电子器件和导电柔性器件。
二、石墨烯的研究历程石墨烯的发现可以追溯到1947年，当时瑞士化学家Hanns-Peter Boehm发现石墨烯在电子显微镜下具有“聚集”现象。
但直到2004年，英国曼彻斯特大学的安德烈·盖姆（Andre Geim）和孔德·诺沃肖洛夫（Konstantin Novoselov）两位研究员通过一种新颖的机械剥离法成功分离出石墨烯，同时发现了石墨烯的导电性和稳定性。
他们的发现为石墨烯的研究开启了新的篇章。
自此以后，石墨烯的研究发展取得了突飞猛进的进展。
石墨烯团队开创了预测、制备和研究石墨烯的学科领域，石墨烯的研究成果也获得了多种国际奖项的荣誉。
石墨烯成为自第二次世界大战以来引起全球科学家共同关注的新型材料。
三、石墨烯的产业化进展我们刚刚谈到石墨烯在研究上的重要性，而在工业化方面，石墨烯也有广泛的应用前景。
石墨烯材料在催化反应中的应用研究
石墨烯材料在催化反应中的应用研究引言催化反应是化学反应中一种重要的方法，能够加速反应速率并提高产率。
近年来，石墨烯材料作为一种新型催化剂材料，其独特的结构和优异的性能引起了人们的广泛关注。
本文将就石墨烯材料在催化反应中的应用研究进行探讨。
一、石墨烯材料的特性石墨烯是由碳原子构成的单层二维晶体结构，具有高度结构化和特殊的电子结构。
首先，石墨烯具有超大的比表面积，每克表面积可达到2630平方米，有利于催化反应中的反应物吸附和扩散。
其次，石墨烯具有优异的导电性和导热性，能够促进电子传输和热量传导，从而提高催化反应的效率。
此外，石墨烯还具有良好的机械性能和化学稳定性，使其能够在复杂的催化条件下保持稳定。
二、石墨烯材料在催化反应中的应用1. 氧还原反应催化剂氧还原反应是许多重要电化学设备和能源转换系统中的关键过程。
传统的氧还原反应催化剂主要基于贵金属，如铂、金等。
然而，贵金属资源有限，价格昂贵，限制了其应用范围。
石墨烯作为一种新型催化剂材料，具有良好的催化活性和稳定性，能够作为代替贵金属催化剂的有力候选者。
研究表明，石墨烯材料可以用于制备氧还原反应催化剂，并在燃料电池等领域中展现出良好的应用前景。
2. 氢气催化剂氢气催化剂在化工领域有着广泛的应用，可以用于氢气的制备、氢化反应和催化加氢反应等。
石墨烯材料作为一种具有优异电催化活性的材料，能够作为新型氢气催化剂。
研究表明，通过调控石墨烯的结构和表面改性，可以进一步提高其催化活性和选择性，实现高效的氢气催化转化。
3. 有机合成催化剂石墨烯材料在有机合成催化剂中也有着广泛的应用前景。
其高度结构化的特性和大的比表面积能够提供充足的反应活性位点，有利于反应物吸附和催化反应发生。
此外，石墨烯材料还具有调控合成产物立体结构和手性选择性的能力，对于合成复杂有机分子具有重要意义。
4. 废水处理催化剂废水处理是环境保护领域中的重要问题，对于废水中的有害物质进行高效催化降解是一种有效的处理方法。
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全新的材料，由单层碳原子以二维晶格排列而成。
其结构独特，具有许多优异的物理性质，包括高导电性、高热导性、高强度、柔韧性和透明性等。
自2004年石墨烯被首次发现以来，其在各领域的应用潜力被广泛关注和研究。
本文将从石墨烯的应用现状和未来发展方向两个方面，探讨石墨烯材料的前景与挑战。
石墨烯的应用现状1. 电子学领域由于石墨烯具有出色的导电性能，因此在电子学领域有着广泛的应用前景。
石墨烯可以作为高性能晶体管的材料，用于制造更小、更快的电子设备。
石墨烯还可以用于制造柔性电子产品，如可弯曲显示屏、智能穿戴设备等。
在电池领域，石墨烯的高导电性和高比表面积可以显著提高电池的充放电效率和储能密度。
2. 光电子学领域石墨烯具有极高的光透过率和光吸收率，因此可以用于制造高性能的光电器件。
石墨烯透明导电膜可以应用于太阳能电池、光电探测器、光电显示器等器件中。
石墨烯的独特光学性质还使其成为制备超薄光学元件的理想材料，如超薄透镜、纳米光栅等。
3. 材料领域石墨烯具有极高的强度和韧性，可以制备出各种高性能的复合材料。
这些复合材料具有优异的力学性能和导电性能，在航空航天、汽车制造、建筑材料等领域有着广泛的应用前景。
石墨烯还可以用于制备高性能的防腐涂料、抗静电材料等。
4. 生物医学领域石墨烯具有良好的生物相容性和生物活性，可以用于制备生物传感器、药物载体、组织工程支架等生物医学器件。
研究表明，石墨烯及其衍生物在癌症治疗、基因传递、细胞成像等方面具有巨大的潜力。
石墨烯的发展趋势1. 大规模制备技术目前，石墨烯的大规模制备技术仍是一个世界性难题。
传统的机械剥离法和化学气相沉积法虽然可以制备出高质量的石墨烯样品，但是成本高、产量低，无法满足广泛应用的需求。
发展低成本、高效率的石墨烯大规模制备技术是当前的重点研究方向。
2. 功能化修饰技术石墨烯的很多优异性能是由其特殊的二维结构所决定的，但是这也使得石墨烯在某些方面表现出一定的局限性，比如化学稳定性差、易团聚等。
石墨烯材料在光电器件中的应用研究
石墨烯材料在光电器件中的应用研究随着科技的发展，新型材料被不断地研发出来并被应用在各个领域。
石墨烯材料作为一种新型材料，在科学界引起了极大的关注。
石墨烯材料的绝热性、导电性和透明度使其成为光电器件领域的一个重要材料。
石墨烯材料在光电器件中的应用研究已成为一个热点话题，本文将介绍石墨烯材料在光电器件中的应用现状及其未来的发展趋势。
一、石墨烯材料的基本概念首先，我们来了解一下石墨烯材料的基本概念。
石墨烯通常被定义为由一层碳原子所组成的二维纳米晶体，由于其特殊的结构及物理性质使其在科学研究领域吸引了广泛的关注。
石墨烯材料具有很高的光吸收系数、宽带电导率、极高的载流子迁移率等特点，这些特性使得石墨烯在光电器件领域中拥有广阔的应用前景。
二、石墨烯材料在太阳能电池领域的应用研究太阳能电池是一种将太阳能转化成电能的设备，而石墨烯材料在太阳能电池领域的应用研究也越来越受到重视。
一项研究表明，将石墨烯可以应用在太阳能电池中的各个方面，得以提高太阳能电池的效率和稳定性。
例如，石墨烯可以应用于太阳能电池的透明导电层、电极等方面，可以大幅提高太阳能电池的电荷传输效率和光吸收效率，同时还可以增强太阳能电池器件的稳定性和寿命。
三、石墨烯材料在显示器领域的应用研究显示器是人们日常生活中用到的设备，而石墨烯材料也可以应用在显示器领域。
一项研究表明，石墨烯在显示器领域可以作为一种非常有效的透明电极，在各种显示器设备中都有很大的应用前景。
例如，在 OLED 显示器中，可以通过石墨烯制成的透明电极大幅提高显示器的透光率和稳定性，进一步提高显示器的显示效果和使用寿命。
四、石墨烯材料在光电探测器领域的应用研究光电探测器是一种将光信号转化为电信号的设备，而石墨烯材料在光电探测器领域的应用研究也有着非常广泛的前景。
一项研究表明，石墨烯可以在光电探测器中作为一种非常有效的光电传感器，可以大幅提高光电探测器的灵敏度和响应速度。
同时，利用石墨烯可以制备光电探测器各种元件，越来越多的研究表明，石墨烯在光电探测器领域应用的前景非常广阔，未来一定会有更多的新型设备采用石墨烯材料来实现更加高效的光电转化。
石墨烯使用中存在的问题及其发展趋势
石墨烯使用中存在的问题及其发展趋势摘要：石墨烯作为一种新型纳米材料，其自身具有良好的光学、力学和材料学性能，这些性能可以弥补其他材料制备和应用中的性能短板。
虽然近年来我国在石墨烯材料应用方面的研究比较多，但相关研究仍然过多地处于对材料基本性能和基础应用方面，并且材料自身的使用也存在一定问题。
文章在概括介绍石墨烯的基础上，围绕该新型材料在使用中存在的问题和解决方向，以及石墨烯材料未来的发展趋势进行研究，旨在为相关材料的科学研究提供相应参考。
关键词：石墨烯；应用问题；改性复合材料1新材料石墨烯概述1.1石墨烯的来源和发展2004年，石墨烯是由英国曼彻斯特大学科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫采用机械剥离的方法由石墨剥离制备，并于2010年凭借该项研究成果荣幸地获得了诺贝尔物理学奖。
此由于石墨烯具有优异的物理化学性能，从而引发了石墨烯的研究热潮。
从物理学角度出发，石墨烯是不能以单片层结构稳定平铺，故研究人员以石墨烯的结构与性能为依据，一方面采用物理或化学的方法以石墨为原材料，将石墨剥离分解制备出单层或多层的石墨烯，该方法制备的石墨烯片层尺寸较小。
另一方面，通常通过化学方法以含碳气体或固体化合物为原料，将碳原子逐渐构建出片层石墨烯结构。
石墨烯的制备方法的不同导致石墨烯物理化学性能的不同，决定了应用领域的不同。
比如，采用电弧法制备的石墨烯材料由于具有开放的介孔结构，导致大电流及倍率等电化学性能优异。
经过十几年的发展，目前石墨烯粉体及多晶薄膜已初见成效，但批量大规模生产及单晶薄膜的制备等技术难题仍扼待完善。
1.2石墨烯发展现状尽管石墨烯特性良好，但石墨烯的应用还是很困难的。
在技术方面，带隙仍然是一个主要障碍，没有带隙，石墨烯开关就无法关闭，在过去的十年里，研究人员专注于解决这个问题，但尚未取得突破；此外，石墨烯晶体必须与现有的互补金属氧化物半导体(CMOS)器件兼容。
在工业方面，硅已经拥有了一个完整的价值链，要为石墨烯重新创造一个价值链需要非常巨大的投资。
2024年石墨烯报告研究
2024年石墨烯报告研究•石墨烯概述与基本特性•2024年石墨烯市场现状及趋势分析•石墨烯在能源领域应用研究进展•石墨烯在生物医学中应用前景探讨目•石墨烯在复合材料中增强作用研究•挑战、机遇与政策建议录石墨烯概述与基本特01性石墨烯定义及结构石墨烯定义石墨烯是一种由单层碳原子以sp2杂化方式形成的二维材料，具有蜂窝状晶格结构。
结构特点石墨烯的每个碳原子通过σ键与相邻的三个碳原子连接，形成稳定的六边形结构；剩余的π电子形成离域大π键，赋予石墨烯优异的电学和热学性能。
电学性能石墨烯具有零带隙半导体特性，载流子迁移率高，电导率高。
热学性能石墨烯具有极高的热导率，优于大多数已知材料。
力学性能石墨烯的强度极高，是已知材料中强度最高的之一。
化学稳定性石墨烯具有较高的化学稳定性，但在特定条件下可发生化学反应。
基本物理和化学特性利用胶带反复剥离石墨片层，得到单层或多层石墨烯。
机械剥离法在高温下，利用含碳气体在金属基底上分解生成石墨烯。
化学气相沉积法（CVD ）通过化学方法将石墨氧化成氧化石墨，再还原成石墨烯。
氧化还原法利用溶剂与石墨之间的相互作用力，将石墨剥离成单层或多层石墨烯。
液相剥离法制备方法简介石墨烯可用于制造高速、高灵敏度的电子器件，如晶体管、传感器等。
电子器件能源存储与转换复合材料生物医学石墨烯可用于制造高性能的电池、超级电容器等能源存储器件，以及燃料电池等能源转换器件。
石墨烯可与其他材料复合，提高复合材料的力学、电学、热学等性能。
石墨烯可用于生物医学领域，如生物成像、药物输送、组织工程等。
应用领域概览2024年石墨烯市场02现状及趋势分析全球市场规模与增长趋势市场规模根据研究数据，2024年全球石墨烯市场规模已达到数十亿美元，并且呈现出快速增长的态势。
增长趋势随着石墨烯制备技术的不断成熟和应用的不断拓展，预计未来几年全球石墨烯市场将继续保持高速增长，年复合增长率有望达到20%以上。
中国作为全球最大的石墨烯生产国，中国在石墨烯领域的研究、开发和产业化方面取得了显著进展，已形成了完整的产业链和庞大的市场规模。
石墨烯产业发展存在的问题挑战及发展建议
石墨烯热度不减，为此小编又整理分析了该行业的主要特点。
一、当前发展石墨烯产业主要面临以下问题和挑战（一）高端应用技术有待突破。
石墨烯最具前景、高附加值的应用领域主要集中在电子信息、动力电池、医疗健康等新兴产业，但上述领域应用多处于技术攻关和储备期，离产业化仍有较长距离。
在集成电路、光电器件、传感器、信息存储等领域的石墨烯应用研究偏弱，技术储备、基础配套不足，取得产业突破尚需时日。
（二）传统产业应用效果不突出。
目前石墨烯应用主要是以“添加剂”形式对涂料、改性纤维、热管理器件等传统产品的性能进行改进，而现阶段石墨烯对这些传统材料的性能并没有“质”的提升。
如“石墨烯 ”涂料防腐性能以及润滑剂的润滑效果没有大数量级的提高。
石墨烯在强度、光学、电学等方面的超优异性能并未在产品中体现，“杀手锏”级、颠覆性的石墨烯应用技术和产品尚未出现。
（三）标准缺失导致概念混淆。
目前国家层面石墨烯材料标准尚未出台，部份企业与地方政府将石墨与石墨烯的概念混为一谈，学术界与企业界对石墨烯层数的标准判定也存在争议。
如一些企业宣称实现石墨烯量产，但多是晶格缺陷高、多层堆叠的类石墨烯产品，并非真正单层石墨烯；一些企业将“类石墨烯”产品甚至是纯石墨产品宣传为石墨烯产品，混淆市场。
二、下一步发展趋势和建议为此，应尊重产业发展规律，把握发展阶段和技术发展路径，聚焦重点基础研究和应用技术，构建健康有序的石墨烯产业发展格局。
（一）合理控制制备产能布局。
石墨烯现阶段主要作为材料添加剂，使用量极少，所需产能有限，产业发展的主要问题是优质产品开发不足，并非产能不足。
因此应对新上产能项目的市场前景进行评估，避免无效投资和资源浪费。
对存在环保和安全风险的石墨烯制备工艺，加强环保和安全把关。
（二）重点支持基础科学研究。
石墨烯产业仍处于技术攻坚期，基础研究是关键。
持续跟踪欧盟石墨烯旗舰计划和美国二维原子材料研究计划的进展，加强石墨烯基础研究，攻克一批制约应用发展的关键技术。
石墨烯在能源存储中的应用
石墨烯在能源存储中的应用石墨烯作为一种新型的碳材料，具有独特的结构和优异的性能，在能源存储领域展现出巨大的应用潜力。
随着能源需求的不断增长和可再生能源的发展，石墨烯在电池、超级电容器和储氢等领域的应用备受关注。
本文将重点探讨石墨烯在能源存储中的应用现状和未来发展趋势。
一、石墨烯在锂离子电池中的应用锂离子电池作为目前最为成熟和广泛应用的电池技术之一，已经成为移动电子设备、电动汽车等领域的主要能源来源。
石墨烯作为锂离子电池的优秀电极材料，具有高导电性、高比表面积和优异的化学稳定性，能够显著提高电池的性能。
石墨烯可以作为锂离子电池的导电剂或包覆材料，有效提高电极的导电性和稳定性，延长电池的循环寿命和充放电性能。
此外，石墨烯基复合材料还可以增加电极材料的储锂容量，提高电池的能量密度和功率密度，从而推动电池技术的进一步发展。
二、石墨烯在超级电容器中的应用超级电容器作为一种高功率、高能量密度的储能装置，具有快速充放电速度、长循环寿命和良好的安全性能，被广泛应用于电力系统、电动汽车和可穿戴设备等领域。
石墨烯作为超级电容器的电极材料，具有优异的电导率、高比表面积和良好的化学稳定性，能够显著提高超级电容器的性能。
石墨烯基复合材料可以用于制备电极材料，提高电容器的电极表面积和电荷传输速率，从而增加电容器的储能密度和功率密度。
此外，石墨烯还可以用于制备导电添加剂，改善电解质的导电性能，提高超级电容器的整体性能表现。
三、石墨烯在储氢材料中的应用储氢技术作为一种清洁、高效的能源转换和储存技术，受到广泛关注。
石墨烯作为一种理想的储氢材料，具有高比表面积、优异的化学稳定性和可调控的孔隙结构，能够有效提高氢气的吸附和解吸性能。
石墨烯基复合材料可以与金属或金属化合物复合，形成高效的储氢材料，提高氢气的吸附容量和释放速率。
此外，石墨烯还可以用于制备催化剂，促进氢气的吸附和解吸反应，提高储氢材料的储氢性能。
石墨烯在储氢领域的应用有望推动氢能技术的发展，实现清洁能源的可持续利用。
石墨烯基单原子催化剂
石墨烯基单原子催化剂一、引言石墨烯，作为一种具有特殊二维结构的全碳材料，因其独特的物理和化学性质而在催化领域引起了广泛关注。
石墨烯基单原子催化剂（Graphene-based single-atom catalysts）以其优异的活性和稳定性，成为催化领域的研究热点。
本文将探讨石墨烯基单原子催化剂的研究现状、催化性能调控策略以及未来发展趋势。
二、石墨烯基单原子催化剂的研究现状1.单原子催化剂的优势单原子催化剂具有独特的活性位点，可以实现高效、选择性的催化反应。
与传统的多原子催化剂相比，单原子催化剂具有更低的活性位点密度，从而降低了催化剂的失活速率，使其具有更长的使用寿命。
2. 石墨烯基底的作用石墨烯作为催化剂的基底，可以极大地提高催化剂的活性和稳定性。
石墨烯具有良好的导电性、高比表面积和优异的力学性能，可以为单原子催化剂提供稳定的支撑，同时有助于反应物的吸附和传输。
3.催化应用领域石墨烯基单原子催化剂已在多个催化应用领域取得显著成果，如氧还原反应（ORR）、二氧化碳还原（CO2RR）、析氢反应（HER）等。
这些研究为能源转换和环境治理提供了新的解决方案。
三、催化性能调控策略1.层间电荷转移通过调控层间电荷转移，可以优化石墨烯基单原子催化剂的催化性能。
电化层中的阴离子电子气使大量的电子转移到石墨烯层，转移的程度可以通过选择电子转移来控制。
电荷转移调节了单个金属原子的d轨道电子占有率，从而提高催化活性。
2.配体修饰配体修饰是一种有效的调控催化性能的方法。
通过改变配体的性质，可以调节单原子催化剂的电子密度、几何结构和稳定性，进而影响催化反应的活性和选择性。
3.异质结构构建构建石墨烯基异质结构催化剂，如石墨烯与其他半导体、金属或氧化物材料复合，可以实现协同催化效应，提高整体催化性能。
四、未来发展趋势1.高效筛选与优化发展高通量、高效率的催化剂筛选方法，以实现对石墨烯基单原子催化剂的快速优化。
2.催化机理研究深入研究石墨烯基单原子催化剂的催化机理，揭示其活性位点、反应路径及动力学过程，为优化催化剂提供理论指导。
详解石墨烯及其在陶瓷中的研究现状和发展前景
详解石墨烯及其在陶瓷中的研究现状和发展前景石墨烯以其在力、热、光、电和磁等方面具有的优异物化性能和独特的二维结构成为国内外材料领域的研究热点。
本文主要介绍了石墨烯结构、石墨烯性质、石墨烯制备方法、石墨烯表征方法、石墨烯复合材料的分类、石墨烯的问题及其应用，并对国内外石墨烯及其在陶瓷中的研究现状进行了评述，同时，分析石墨烯及其在陶瓷中的发展前景。
石墨烯在陶瓷中研究现状目前，国内外对石墨烯复合材料的研究主要聚焦于石墨烯改性聚合物，而石墨烯无机纳米复合材料相关研究相对甚少，石墨烯陶瓷复合材料则更少。
实验表明，碳纳米管、一维碳纤维和陶瓷晶须等传统材料与陶瓷复合时，在陶瓷基中难均一分散，但石墨烯则不会，而且石墨烯优异的物化性能，可明显提升石墨烯陶瓷复合材料的机械、电学与热学等性能，陶瓷的脆性、绝缘性等性质能得到完全改变，最终获得特殊的石墨烯陶瓷复合材料。
因此，石墨烯陶瓷复合材料已引起高度重视。
但对于石墨烯陶瓷复合材料而言, 因为工艺复杂困难，有关的研究较少，其应用则更鲜有报道。
石墨烯陶瓷复合材料当前研究主要包括氧化物、氮化物和碳化物体系等，下面就石墨烯在陶瓷中的研究现状进行综述。
石墨烯在陶瓷中研究的文献资料王浩敏等世界首创运用模板法成功地控制石墨烯纳米带在六角氮化硼沟槽中生长，并打开了石墨烯带隙，同时在室温条件下测试了其优越的电性能。
他们将六角氮化硼单晶衬底运用金属纳米颗粒进行刻蚀，切割出纳米沟槽，沟槽具备平直并且沿锯齿型方向的边缘、单原子层厚度、一定可控性的宽度，并通过CVD法在沟槽中获得宽度少于10nm并且长度为数微米的石墨烯纳米带。
研究显示，在沟槽内石墨烯可利用台阶外延方式进行生长，同最顶层六角氮化硼能够形成连续晶格的面内异质结构。
他们研发出了场效应晶体管，在室温下，小于5nm的器件的电流开关比会大于1.0×104，且载流子迁移率能达750 cm2/(V·s)，电学输运带隙可为0.5 eV。
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3.1 硅材料的局限 硅性能是否会持续改进是不确定的袁因为创新
已经达到硅材料的物理极性遥 如节点长度正在接近 传导通道宽度袁使其性能严重受限曰硅晶体管将由 于隧道效应尧泄漏和热问题等小维度的量子效应而 停止工作遥 光刻尧仪器和纳米结构制造的局限性也 将阻碍其进步遥 3.2 现阶段对石墨烯的利用
Manchester冤的两位研究人员发现了一种原子厚度
的石墨烯袁这一发现激发了人们的猜想袁即它可能
成为硅的高级替代品遥
2.2 石墨烯的特性
石墨烯的移动性约是硅的 250 倍遥 从 IBM 发
表的系统计算表明袁石墨烯基的芯片不论在性能和
功耗方面都将比硅基芯片有大幅改善袁如石墨烯基
7nm 技 术 的 芯 片 速 度 比 硅 基 7nm 技 术 的 高 了
的社会现象[1]遥 目前空间句法主要在城市规划领域
广泛应用袁如空间形态分析[2-4]尧交通规划[5-6]尧空间通
河南建材 20189 年第 13 期
石墨烯使用中存在的问题及其发展趋势
谢昕辰 绍兴文理学院（312000）
摘 要:文章介绍了石墨烯的特点与现状，通过石墨烯材料与硅材料的对比，指出了石墨烯使用中存在的问题， 探讨其发展趋势。 关键词:芯片；石墨烯；半导体；硅；科技发展
1 芯片热潮之下的思考
芯片被喻为信息时代的野发动机冶,是各国竞相
角逐的野国之重器冶,是一个国家高端制造能力的综
合体现遥
我国首次大规模集成电路投资热潮出现在上
世纪 80-90 年代袁当时具有代表性有野531 战略冶尧
野908 工程冶渊无锡华晶冤 和 野909 工程冶渊上海华虹
NEC冤袁 在很大程度上改善了我国集成电路的生产
工艺条件遥 但是袁行业的整体竞争力并没有明显提
1 空间句法理论的相关研究
空间句法理论作为一种新的描述建筑与城市 空间模式的语言袁其基本思想是对空间进行尺度划 分和空间分割袁分析其复杂的关系遥 它不仅关注局 部的空间可达性袁而且强调整体的空间通达性和关 联性遥 空间句法通过对空间结构进行空间尺度划分 的量化描述袁来研究空间形态与人类行为之间的相
互关系袁以期系统尧准确地呈现和解释复杂尧多元化
4 结论
当前,石墨烯的应用仍受限于材料制造水平袁低 级尧廉价的石墨烯产品渊譬如氧化石墨烯纳米颗粒冤
262
2019 年第 3 期 河南建材
基于空间句法的校园户外公共空间可达性分析
—— —以河南理工大学南校区为例
张 彤 李长笑 河南理工大学建筑与艺术设计学院（454000）
摘 要:大学校园户外公共空间的可达性，是实现公共空间高效使用的有力保障。文章利用 Depthmap 软件，运用空间句法中的轴线分析法，通过计算校园户外公共空间的连接值、全局整合度、局部整合度 及可理解度，对河南理工大学南校区空间形态进行校园户外公共空间的可达性分析，以期为大学校园 公共空间规划提供科学依据及指导。 关键词:空间句法；大学校园；户外公共空间；可达性
在近期,我们可以将石墨烯作为硅的增强剂袁因 为石墨烯的保护层可以用来提高互连的可靠性和 性能遥 可在铜互连上使用 14 nm 氮化钽金属屏障袁 以防止其扩散到硅中袁 因为在小于 10 nm 的间隙 中袁扩散是设备故障的主要原因遥 石墨烯屏障比钌 和钴等其它替代物具有更好的保护能力袁石墨烯只 有它们的 1/8 大小袁但互连速度却快 30%左右遥 3.3 未来对石墨烯的利用
300%遥 灵活性等特性使石墨烯成为应用于电池尧触
摸屏等光电子产品的理想选择遥
2.3 石墨烯发展现状
尽管石墨烯特性良好袁但石墨烯的应用还是很
困难的遥 在技术方面袁带隙仍然是一个主要障碍袁没 有带隙袁石墨烯开关就无法关闭袁在过去的十年里袁 研究人员专注于解决这个问题袁 但尚未取得突破曰 此外袁石墨烯晶体必须与现有的互补金属氧化物半 导体(CMOS)器件兼容遥 在工业方面袁硅已经拥有了 一个完整的价值链袁要为石墨烯重新创造一个价值 链需要非常巨大的投资遥
未来 10~25 年袁石墨烯将借助其高速尧低损耗尧 规模小和灵活等优点取代硅作为半导体的主要材 料遥 比如袁基于石墨烯材料的新能源电池袁其功率密 度比锂电池高 100 倍袁能量储存密度比传统超级电 容高 30 倍袁 是目前高性能电池升级的一个重要方 向曰石墨烯电池的应用将有望使智能手机尧可穿戴 设备及电动汽车等一系列前沿高科技产品在体积尧 性能尧成本及续航能力等方面出现重大突破遥
城市的公共空间是供城市居民进行公共交往 活动的开放空间袁承载着城市环境的精华与多元文 化袁是充分展现城市独特魅力的源泉袁是影响城市 综合实力与生活质量水平的直接因素遥 大学校园空 间作为城市公共空间的特殊类型袁承载着相同的功 能袁是学校文化尧精神及生活的物质支撑与体现袁校 园户外公共空间作为师生交流与交往的空间袁在校 园公共空间中占据重要地位遥 而满足师生社交尧生 活活动的校园户外公共空间的可达性袁是校园空间 规划设计的关键因素袁是实现公共空间高效使用的 有力保障袁从而创造具有野场所精神冶的公共空间遥 空间句法作为一种空间研究理论袁不同于以往的侧 重于经验及观察的研究方法袁是一种可以量化及可 视化的理性方法遥 文章基于空间句法对河南理工大 学南校区进行校园户外公共空间的可达性分析袁以 期为大学校园公共空间规划提供科学依据及指导袁 同时探索空间句法在校园空间分析中的运用遥
综 升袁一方面是因为技术缺乏前瞻性袁一些工艺线刚
合 投产即落后曰另一方面是因为只注重引进工艺生产
论 述
线袁缺乏整体布局和基础技术研发遥 总的来说袁我国近几十年来在集成电路领域做
了不少努力袁也出现过几次投资热潮袁但是缺少前
瞻性思维和战略视野遥 因此袁总逃不出野落后-追赶-
再落后冶的怪圈遥 我们必须清醒地认识到,随着摩尔
定律的放缓(摩尔定律预计在 2021-2025 年走向终
结),进一步减小芯片线宽的难度越来越大遥 因此,在
世界新一轮科技革命与我国转变发展方式的历史
性交汇点, 能否找到新的途径袁对我国至关重要遥
2 新材料石墨烯
2.1 石墨烯的出现
பைடு நூலகம்
2004 年 袁 英 国 曼 彻 斯 特 大 学 渊University of