石墨烯的特性及其应用
石墨烯的特性及其应用
石墨烯（Graphene）是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料。是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。石墨烯一直被认为是假设性的结构，无法单独稳定存在，直至2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆(Andre Geim)和康斯坦丁·诺沃肖洛夫(Konstantin Novoselov)，成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯，而证实它可以单独存在，两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”，共同获得2010年诺贝尔物理学奖。
石墨烯的主要特点有以下几条。
（1）硬度大，石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料，比钢铁还硬。
（2）具有延展性
（3）轻薄特性
（4）令人难以置信的电池寿命。石墨烯实质上是一种透明、良好的导体，也适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。
（5）电阻率很低。电阻率只约10-6 Ω·cm，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料。
（4）与人体互联。
至今关于石墨烯化学知道的是：类似石墨表面，石墨烯可以吸附和脱附各种原子和分子。从表面化学的角度来看，石墨烯的性质类似于石墨，可利用石墨来推测石墨烯的性质。石墨烯化学可能有许多潜在的应用，然而要石墨烯的化学性质得到广泛关注，有一个不得不克服的障碍：缺乏适用于传统化学方法的样品。如果这一点未得到解决，研究石墨烯化学将面临重重困难。
石墨烯的制备方法比较多，常见的有微机械剥离、化学气相沉积法、氧化还原、溶剂剥离、溶剂热法等方法，各自有不同的方法和应用，且石墨烯的产量也不一样。
石墨烯的应用范围广阔。根据石墨烯超薄，强度超大的特性，石墨烯可被广泛应用于各领域，比如超轻防弹衣，超薄超轻型飞机材料等。根据其优异的导电性，使它在微电子领域也具有巨大的应用潜力。石墨烯有可能会成为硅的替代品，制造超微型晶体管，用来生产未来的超级计算机，碳元素更高的电子迁移率可以使未来的计算机获得更高的速度。另外石墨烯材料还是一种优良的改性剂，在新能源领域如超级电容器、锂离子电
池方面，由于其高传导性、高比表面积，可适用于作为电极材料助剂。
石墨烯的十大用途
石墨烯是世界上已经发现的最薄、最坚硬的物质。美国一位工程师杰弗雷用形象地比喻了石墨烯的强度： 将一张和食品保鲜膜一样薄的石墨烯薄片覆盖在一只杯子上，如想用一支铅笔戳穿它，需要一头大象站在铅笔上。 这么薄而又坚硬的石墨烯有什么用途呢？ 1、制造下一代超级计算机。石墨烯是目前已知导电性能最好的材料，这种特性尤其适合于高频电路，石墨烯将是硅的替代品，可用来生产未来的超级计算机，使电脑运行速度更快、能耗降低。 2、制造“太空电梯”的缆线。科学家幻想将来太空卫星要用缆线与地面联接起来，那时卫星就成了有线的风筝，科学家现在终于找到了可以制造这种太空缆线的特殊材料，这就是石墨烯。 3、可作为液晶显示材料。石墨烯是一种“透明”的导体，可以用来替代现在的液晶显示材料，用于生产下一代电脑、电视、手机的显示屏。 4、制造新一代太阳能电池。石墨烯透明导电膜对于包括中远红外线在内的所有红外线的高透明性，是转换效率非常高的新一代太阳能电池最理想材料。 5、制造光子传感器。去年10月，IBM的一个研究小组首次展示了他们研制的石墨烯光电探测器。 6、制造医用消毒品和食品包装。中国科研人员发现细菌的细胞在石墨烯上无法生长，而人类细胞却不会受损。利用石墨烯的这一特性可以制作绷带，食品包装，也可生产抗菌服装、床上用品等。 7、创制“新型超强材料”。石墨烯与塑料复合，可以凭借韧性，兼具超薄、超柔和超轻特性，是下一代新型塑料。 8、石墨烯适合制作透明触摸屏、透光板。
9、制造晶体管集成电路。石墨烯可取代硅成为下一代超高频率晶体管的基础材料，而广泛应用于高性能集成电路和新型纳米电子器件中。 10、制造出纸片般薄的超轻型飞机材料、制造出超坚韧的防弹衣，具有军事用途。
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。
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
石墨烯的特性及其应用
石墨烯的特性及其应用 石墨烯（Graphene）是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料。是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。石墨烯一直被认为是假设性的结构，无法单独稳定存在，直至2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆(Andre Geim)和康斯坦丁·诺沃肖洛夫(Konstantin Novoselov)，成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯，而证实它可以单独存在，两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”，共同获得2010年诺贝尔物理学奖。 石墨烯的主要特点有以下几条。 （1）硬度大，石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料，比钢铁还硬。 （2）具有延展性 （3）轻薄特性 （4）令人难以置信的电池寿命。石墨烯实质上是一种透明、良好的导体，也适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。 （5）电阻率很低。电阻率只约10-6 Ω·cm，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料。 （4）与人体互联。 至今关于石墨烯化学知道的是：类似石墨表面，石墨烯可以吸附和脱附各种原子和分子。从表面化学的角度来看，石墨烯的性质类似于石墨，可利用石墨来推测石墨烯的性质。石墨烯化学可能有许多潜在的应用，然而要石墨烯的化学性质得到广泛关注，有一个不得不克服的障碍：缺乏适用于传统化学方法的样品。如果这一点未得到解决，研究石墨烯化学将面临重重困难。 石墨烯的制备方法比较多，常见的有微机械剥离、化学气相沉积法、氧化还原、溶剂剥离、溶剂热法等方法，各自有不同的方法和应用，且石墨烯的产量也不一样。 石墨烯的应用范围广阔。根据石墨烯超薄，强度超大的特性，石墨烯可被广泛应用于各领域，比如超轻防弹衣，超薄超轻型飞机材料等。根据其优异的导电性，使它在微电子领域也具有巨大的应用潜力。石墨烯有可能会成为硅的替代品，制造超微型晶体管，用来生产未来的超级计算机，碳元素更高的电子迁移率可以使未来的计算机获得更高的速度。另外石墨烯材料还是一种优良的改性剂，在新能源领域如超级电容器、锂离子电
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单层组成的二维材料，具有独特的物理和化学特性，被认为是 一种革命性的材料。自2004年被首次实验室成功制备以来，石墨烯就引起了全球科学界的广泛关注，被誉为21世纪的“黑科技”。石墨烯的独特结构和优异性能使得它被广泛应用于多个领域，并且在材料科学、电子、光电子、能源领域取得了长足的发展。本文将就石 墨烯的应用现状及发展进行探讨。 一、石墨烯的应用现状 1. 电子学领域 石墨烯具有极高的电子迁移率和热导率，可以被制备成为高速电子器件。在电子学领域，石墨烯已经被成功应用于场效应晶体管、薄膜晶体管、光电探测器等电子器件中。由 于其超薄的结构和优异的电子传输性能，石墨烯将成为下一代电子器件的重要材料。 石墨烯具有优异的光学特性，可以用作透明导电膜、光学增益介质等。目前，石墨烯 已经被成功制备成为柔性、透明的导电薄膜，广泛应用于柔性电子器件、触摸屏、柔性显 示器等领域。 3. 能源领域 4. 材料科学领域 石墨烯具有极高的强度和柔韧性，可以用作增强填料，改善材料的力学性能。石墨烯 还可以与其他材料复合，制备出具有优异性能的复合材料，广泛应用于航天航空、汽车制造、电子产品等领域。 5. 生物医学领域 石墨烯具有良好的生物相容性和生物活性，可以被应用于生物医学领域。石墨烯纳米 材料可以被用作药物载体、医疗诊断和治疗工具，为癌症治疗、生物传感器等领域提供了 新的解决方案。 6. 其他领域 除了以上几个领域，石墨烯还被广泛应用于传感器、柔性电子皮肤、导热材料等领域，具有广阔的应用前景。 二、石墨烯的发展趋势 1. 大规模制备技术的突破
目前，石墨烯的制备成本仍然较高，并且规模较小，限制了其在工业化生产中的应用。未来，随着大规模制备技术的突破，石墨烯的制备成本将大幅降低，使其更广泛地应用于 各个领域。 2. 石墨烯复合材料的研究 石墨烯可以与其他材料形成复合材料，具有优异的性能。未来，石墨烯复合材料的研 究将更加深入，为各个行业提供更多的解决方案。 能源领域对材料的要求较高，石墨烯具有良好的导电性和光电性能，未来将在能源领 域展现更广泛的应用，包括太阳能电池、储能设备等。 4. 新型器件的发展 由于其良好的生物相容性和生物活性，石墨烯在生物医学领域具有广阔的应用前景， 可能成为未来医学诊断和治疗的重要材料。
石墨烯的十大用途
石墨烯的十大用途 石墨烯是世界上已经发现的最薄、最坚硬的物质。美国一位工程师杰弗雷用形象地比喻了石墨烯的强度：将一张和食品保鲜膜一样薄的石墨烯薄片覆盖在一只杯子上，如想用一支铅笔戳穿它，需要一头大象站在铅笔上。 这么薄而又坚硬的石墨烯有什么用途呢？ 1、制造下一代超级计算机。石墨烯是目前已知导电性能最好的材料，这种特性尤其适合于高频电路，石墨烯将是硅的替代品，可用来生产未来的超级计算机，使电脑运行速度更快、能耗降低。 2、制造“太空电梯”的缆线。科学家幻想将来太空卫星要用缆线与地面联接起来，那时卫星就成了有线的风筝，科学家现在终于找到了可以制造这种太空缆线的特殊材料，这就是石墨烯。 3、可作为液晶显示材料。石墨烯是一种“透明”的导体，可以用来替代现在的液晶显示材料，用于生产下一代电脑、电视、手机的显示屏。 4、制造新一代太阳能电池。石墨烯透明导电膜对于包括中远红外线在内的所有红外线的高透明性，是转换效率非常高的新一代太阳能电池最理想材料。 5、制造光子传感器。去年10月，IBM的一个研究小组首次展示了他们研制的石墨烯光电探测器。 6、制造医用消毒品和食品包装。中国科研人员发现细菌的细胞在石墨烯上无法生长，而人类细胞却不会受损。利用石墨烯的这一特性可以制作绷带，食品包装，也可生产抗菌服装、床上用品等。 7、创制“新型超强材料”。石墨烯与塑料复合，可以凭借韧性，兼具超薄、超柔和超轻特性，是下一代新型塑料。 8、石墨烯适合制作透明触摸屏、透光板。 9、制造晶体管集成电路。石墨烯可取代硅成为下一代超高频率晶体管的基础材料，而广泛应用于高性能集成电路和新型纳米电子器件中。 10、制造出纸片般薄的超轻型飞机材料、制造出超坚韧的防弹衣，具有军事用途。
石墨烯的特性及应用前景
石墨烯的制备、结构、特性及应用前景 班级：热能082 姓名：陆时杰 学号：10084621
致乔文明老师： 乔老师这课讲的很有意思，我虽然是学热能与动力工程的，但是我对这些新型材料很有兴趣，尤其是它在航空航天和军事等领域的应用。在上这个课之前我就知道多孔碳材料可用用来做雷达波的吸收材料，像现在一些民用器材，比如汽车、自行车。鱼竿等等，都有采用碳纤维材料，不但重量很轻，而且强度很大。就是目前市场上这种材料的商品价格往往高的离谱，买不起啊！不过在上这个课还是收获蛮多的，对碳材料有了更深入的认识，就拿石墨烯来说，以前就是听过这玩意很坚固，其他方面的东西还真不知道，通过这门课了解到它的性质和其他的一些用途。我记得曾今美国有位老师问他的学生地球上的石油多少年能用完，他的学生立刻开始了计算。这时这位老师说，永远都用不完。这时因为每当一种材料面临枯竭的时候人类就会找到其替代品。现在看来是这样，这些碳材料在未来锁发挥的作用将会非常巨大。 但就是每次一讲到这些碳材料的制备和一些条件云云，就听不懂了，因为不是学化工的，对里面好多专业术语不了解，而且还是英文的，不查字典基本就瞎了。不过对这课的兴趣，还是满浓厚的。 废话不扯了，下面该到正题了，因为引用了很多文献，也不确定里面有些东西的正确性，如有问题，请老师指正。 前言 碳材料(如炭黑、煤炭、石墨、金刚石) 几乎和人类一样历史悠久。20 世纪60 年代以来陆续从聚丙烯腈中得到了碳纤维,由化学分解烃蒸气而产生的热解碳以及来自于非石墨化程序的玻璃状碳等新型碳材料,这些新型碳材料与传统石墨电极、碳黑和活性炭等碳材料有着不同的结构和特性。在20 世纪70 年代,出现了针型焦碳、新型微珠,生长蒸气型碳纤维,高密度各向同性石墨,碳纤维加强型混凝土、碳分子筛、金刚石- C 和其他新型碳材料。富勒烯(C60) 和纳米碳管的发现更是开启了一个与光滑石墨层碳材料为基础的碳材料完全不同的世界。新碳材料的发展促进了碳科学的新发展,这使重新构造C-C 键,观察杂化轨道(SP + 2π,SP2 +π和SP3) 成为一种趋势。
石墨烯的性质及其应用前景
石墨烯的性质及其应用前景 碳元素是自然界中非常重要的元素，存在石墨、金刚石、富勒烯等多种同素异形体。石墨烯（Graphene），是碳材料家族的新成员，它的发现，使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。自其问世以来，引起了大量科研人员的关注，同时引发了一场全球性的科学技术革命。石墨烯作为一种新兴的碳纳米材料，具有独特的电学、光学、热学和力学性能，使其在电子器件、场发射材料、复合材料、气体传感器、能量存储以及环境科学等领域具有广阔的应用前景。石墨烯材料的研究也是近些年来最受关注的研究领域之一。大量学者认为石墨烯极有可能代替硅成为未来的半导体材料。本文简要介绍了石墨烯多方面的物理化学性质及其应用前景，总结了近几年来一些科学工作者相关的研究成果。 1.引言 时至今日，人类对石墨烯的研究共有60多年的历史。石墨烯最初仅被看成一种理论模型来模拟石墨及碳纳米管等碳材料的特性。根据传统观点，大多数学者认为，石墨烯，这种二维晶体，是不能稳定存在的。直到2004年，Geim和Novoselov利用“微机械剥离法（Mechanical Exfoliation）”得到了稳定存在的单层石墨烯，才推翻了传统的观点。二人也因这一研究成果于2010年共同获得了诺贝尔物理学奖。除机械剥离法外，液相剥离法和氧化-还原法等，也都是通过破坏石墨间的范德华力，剥离出石墨单分子层，来制备石墨烯的方法。另一类制备方法是化学合成法，包括化学气相沉淀法和碳化硅热解法等。石墨烯结构的稳定性高，与其他物质间的作用力弱，且片层之间有较强的范德华力, 容易聚集, 使其难溶于水及常用的有机溶剂, 给研究和应用石墨烯造成了极大的困难，是对石墨烯进一步研究所面临的难题。 广义上，石墨烯分为单层石墨烯、多层石墨烯、还原氧化石墨烯和石墨烯纳米带。但从严格定义上讲，石墨烯是指单层石墨烯。石墨烯呈现几乎完全透明的状态，碳原子排列与石墨的单原子层相同，可以看成是由单一的石墨原子层构成的。石墨烯的厚度约为，碳碳键长约为，结构十分稳定。理想情况下，在石墨烯中碳原子呈六方网环状排列(图1)，但实际上，石墨烯碳原子的排列还
石墨烯用途
石墨烯用途 石墨烯是最新发现的一种贵重的碳材料，它的出现对科学和技术的发展产生了深远的影响。它的特性使其成为被广泛应用的材料，它的发明带来了无数的用途。今天，石墨烯正在全球范围内推动前沿科技领域的发展和创新，成为世界上最具潜力的新材料。 首先，石墨烯在电子领域有着广泛的应用。它可以用于制造高品质的电子器件，可以用于制造电子器件、组件、集成电路、电路板以及用于空间、航空、航海等其他领域的电子技术。石墨烯电子设备的优势在于它具有较强的抗干扰能力、保持良好的磁性性能和温度耐受性、低电阻性等特点。 石墨烯不仅可以用于电子领域，还可以用于光电子领域，特别是太阳能发电领域。石墨烯可以用于制造太阳能电池，电池具有更高的能量密度、更长的使用寿命以及更好的可持续性。此外，石墨烯还可以用于光调制，可以有效改善传统有源光纤光缆的传输特性，实现高效传输。 此外，石墨烯还可以用于构筑用于储存热能的超电容器，以替代燃料电池。同时，利用它的电导率和导电性，能够生产出先进的高级电子产品，满足不同用户的需求。 此外，石墨烯还有工业应用。它可用于制造超细纳米纤维，这些纤维在航空航天、船舶和汽车制造和维护等工业领域中有着广泛的应用。在航空航天领域，石墨烯可以用于制造运载火箭、航天器等航天设备，提升运载火箭的性能和可靠性。在船舶制造领域，石墨烯可以
用于改善船舶的耐久性和可靠性，从而提高安全性和节能效果。 最后，石墨烯还可以用于医疗领域。它可以用于制备超微纳米药物支架，能够更好地控制药物的释放，实现更准确的投药。石墨烯还可以用于构建生物传感器，可以用于靶向检测、阻断病毒感染以及其他医学检测。 综上所述，石墨烯在电子、光电、热能、工业和医疗等许多领域有着广泛的应用。它可以极大地改善我们的生活质量，带来更多技术优势和发展机会。因此，它受到各界关注，有望成为未来用于推动世界发展的新材料。
石墨烯的电学特性及应用
石墨烯的电学特性及应用 石墨烯是一种由碳原子组成的单层二维晶态材料，具有许多独特的电学特性，这使得它在各种领域中有着广泛的应用。 首先，石墨烯具有优异的导电性。由于其特殊的晶格结构和碳原子之间的共价键，石墨烯可以非常有效地传导电子。实验表明，石墨烯的电子迁移率可达到几千至几万平方厘米每伏秒，这远高于其他材料。这种高导电性使得石墨烯在电子器件中具有广阔的应用前景。 其次，石墨烯还表现出出色的热导性。由于石墨烯的层状结构和碳原子之间的强共价键，它可以有效地传导热能。实验结果显示，石墨烯的热导率非常高，接近于3100瓦特每米开尔文，这使得它成为制备热管理材料和热界面材料的理想选择。 此外，石墨烯在电场调控下的电学性质也非常引人注目。由于石墨烯是一种零间隙半导体，它的导电性可以通过控制电场来调节。当施加电场时，碳原子的p 轨道会因为电荷重新排列而改变能级结构，导致石墨烯的导电性发生变化。这使得石墨烯在制备高性能的场效应晶体管和其他电子器件时具有巨大的潜力。 此外，石墨烯还具有很高的载流子迁移率和宽带隙的特点，这使得它在光电器件中有着广泛的应用前景。例如，石墨烯的能带结构可以被外界光激发，从而产生光电效应，因此可以用于制备光探测器、光电转换器等光电器件。
除了上述基本的电学特性外，石墨烯还具有很高的机械强度、柔韧性和化学稳定性，这使得它在柔性电子学中有着广泛的应用前景。例如，可以利用石墨烯制备柔性显示屏、柔性传感器和可穿戴设备等。 另外，石墨烯还具有一些其他的特性，如较高的透明度和宽波段的吸收能力等。这些特性使得石墨烯在光学器件中也有着广泛的应用前景，比如透明导电薄膜、光学限幅器、超快光学开关等。 总之，石墨烯具有许多独特的电学特性，包括优异的导电性、热导性、电场调控性和光学性质等，这使得它在电子器件、光电器件、柔性电子学和光学器件等众多领域中有着广泛的应用前景。随着对石墨烯研究的深入，相信它将会在更多领域中发挥出其优越的性能和多功能性。
石墨烯在热领域的特性及利用
一．特性机理： 在石墨烯中，碳原子在不停的振动，振动的幅度有可能超过其厚度。其中最重要的石墨烯的晶格振动，不仅仅影响石墨烯的形貌特征，还影响的石墨烯的力学性质、输运特性、热学性质和光电性质。 对石墨烯的热学性质的影响主要是由于石墨烯晶格振动。 由石墨烯的导热系数经验公式 可得如下图表 从图中看出来石墨烯的导热系数随温度的增加而减小。在同一温度下，导热系数随石墨烯的宽度的增加而增加。 由经典的热传导理论可知，随着温度的升高，晶格振动加强，声子运动剧烈，热流中的声子数目也增加。声子间的相互作用或碰撞更加频繁，原子偏离对平衡位置的振幅增大，引起的声子散射加剧，使导热载体(声子)的平均自由程减小。这是石墨烯的导热系数随温度升高而降低的主要原因。对于石墨烯，电子的运动对导热也有一定的贡献，但在高温情况下，晶格振动对石墨烯的导热贡献是主要的，起主导作用。 二．应用：
由石墨烯制成的加热膜与传统取暖方式相比， 1加热速度快（1min内达到稳定工作温度，而传统取暖如油汀需要20min才能达到稳定温度）； 2电热辐射转换效率高（经第三方检测，电热辐射转换效率达80%以上），与传统取暖方式相比可节能省电； 3石墨烯加热膜是整个面加热，温度均匀分布； 4石墨烯加热膜与某些对人体有害辐射的取暖方式相比是安全的。 例子： 1制作理疗护具 石墨烯的高导电、导热性能应用在理疗护具领域，利用石墨烯在发热过程中产生的远红外线，与人体波长相同，产生共振作用，形成热反应，深入皮下组织，使毛细血管扩张，促进血液循环，强化组织新陈代谢，提高机体免疫能力，排除疲劳，缓和酸痛，从而起到消炎、镇痛的理疗保健作用。 2制作发热服 石墨烯智能发热服将石墨烯独特的导热性能和日常穿戴完美结合，为人体营造温暖舒适的感受，通过手机端app的控制可以使得发热服迅速升温，产生对人体有益的远红外线，为生活带来更好的健康理疗体验，重新定义温暖。 散热： 石墨烯具有极高的热导率和热辐射系数，单层石墨烯的导热系数可达5300W/mK，不仅优于碳纳米管，更是远高于金属中导热系数最高的银、铜、金、铝等，因此石墨烯作为辅助散热的导热塑料或者膜片具有巨大的应用前景。 1石墨烯导热塑料的开发，可以为各种散热需求提供性能更加优异的新型的散热产品，例如各种电子设备（如LED灯）的外壳散热，目前国外已经有厂家开发出了成型的导热塑料并进入市场。 例子：飞利浦MASTER LED MR16 新式灯具作为全球首例大功率LED应用，其铝制外壳已经被帝斯曼公司开发出的Stanyl TC 导热塑料所取代，其效果不仅达到了同等级的散热目的，而且整个灯具更轻，耐腐蚀。 2石墨烯制成的散热膜散热性能会大大优于石墨片，实测的热导率可达到1000W/mK以上，同时膜片具有良好的柔韧性易于加工。散热薄膜是计算机、手机制造中的关键材料 例子：苹果手机目前用的散热膜是用石墨片制成的，因此高性能的石墨烯散热薄膜是如智能手机、平板电脑等高性能、超薄电子产品的理想散热材料。
石墨烯 用途
石墨烯用途 石墨烯是一种由碳原子构成的二维材料，具有出色的导电性、导热性和力学性能，因此在各个领域都有广泛的应用。本文将从电子学、能源领域、材料科学、生物医学和环境保护等方面探讨石墨烯的用途。 一、电子学领域 石墨烯具有优异的电子传输性能，是制造高速电子器件的理想材料。其高电子迁移率和高载流子迁移速度使得石墨烯能够用于制造高频率的晶体管和逻辑电路。此外，石墨烯还可以用于制造柔性电子产品，如可弯曲的显示屏和可穿戴设备。 二、能源领域 石墨烯在能源领域的应用主要体现在太阳能电池和储能技术方面。石墨烯可以作为太阳能电池的电极材料，其高导电性和透明性使得光线能够更有效地转化为电能。此外，石墨烯还可以用于制造高性能的锂离子电池，其高比表面积和良好的电化学特性有助于提高电池的能量密度和循环寿命。 三、材料科学 石墨烯的独特结构和性质使其成为材料科学领域的研究热点。石墨烯可以用于制备高强度、高导电性的复合材料，如石墨烯增强的聚合物复合材料和金属基复合材料。此外，石墨烯还可以用作纳米传
感器的敏感元件，通过对外界环境的变化做出响应，实现对微小物质的检测。 四、生物医学 石墨烯在生物医学领域的应用主要体现在生物传感和药物传递方面。由于石墨烯具有大的比表面积和良好的生物相容性，可以用于制备高灵敏度的生物传感器，实现对生物分子的快速检测。此外，石墨烯还可以作为药物的载体，通过改变其表面性质和结构，实现对药物的控释和靶向输送，提高药物的疗效和减少副作用。 五、环境保护 石墨烯在环境保护方面的应用主要体现在污水处理和海水淡化技术方面。石墨烯具有良好的吸附性能和高的选择性，可以用于去除水中的有机污染物和重金属离子。此外，石墨烯薄膜具有优异的选择性通透性，可以用于制备高效的海水淡化膜，实现对海水的高效处理和淡化。 石墨烯具有广泛的应用前景，在电子学、能源领域、材料科学、生物医学和环境保护等方面都有独特的作用。随着对石墨烯性质和制备方法的深入研究，相信石墨烯的应用将会得到进一步拓展和发展。
石墨烯的应用领域
第二章石墨烯应用领域 石墨烯因其独特的电学性能、力学性能、热性能、光学性能和高比表面积，近年来受到化学、物理、材料、能源、环境等领域的极大重视，应用前景广阔，被公认为21世纪的“未来材料”和“革命性材料”。具体在五个应用领域：一是储能领域。石墨烯可用于制造超级电容器、超级锂电池等。二是光电器件领域。石墨烯可用于制造太阳能电池、晶体管、电脑芯片、触摸屏、电子纸等。三是材料领域。石墨烯可作为新的添加剂，用于制造新型涂料以及制作防静电材料。四是生物医药领域。石墨烯良好的阻隔性能和生物相容性，可用于药物载体、生物诊断、荧光成像、生物监测等。五是散热领域。石墨烯散热薄膜可广泛应用于超薄大功耗电子产品，比如当前全球热销的智能手机、IPAD 电脑、半导体照明和液晶电视等。 中国科学院预计，到2024年前后，石墨烯器件有望替代互补金属氧化物半导体（CMOS）器件，在纳米电子器件、光电化学电池、超轻型飞机材料等研究领域得到应用。目前，全球范围内仅电子行业每年需消耗大约2500吨半导体晶硅，纯石墨烯的市场价格约为人民币1000元/g ，其若能替代晶硅市场份额的10%，就可以获得5000亿元以上的经济利益；全球每年对负极材料的需求量在2.5万吨以上，并保持了20%以上的增长，石墨烯若能作为负极材料获得锂离子电池市场份额的10%，就可以获得2500吨的市场规模。可见，石墨烯具有广阔的应用空间和巨大的经济效益。
正是在这一背景下，目前国内外对石墨烯技术的应用研究如火如荼，具体应用如下： 2.1 石墨烯锂离子电池 锂离子电池具有容量大、循环寿命长、无记忆性等优点，目前已成为全球消费类电子产品的首选电池以及新能源汽车的主流电池。高能量密度、快速充电是锂电池产品发展的必然趋势，在正极材料中添加导电剂是一种有效改善锂电性能的途径，可大大增加正负极的导电性能、提高电池体积能量密度、降低电阻，增加锂离子脱嵌及嵌入速度，显著提升电池的倍率充放电等性能，提高电动车的快充性能。