石墨烯介绍

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石墨烯密勒指数

石墨烯密勒指数

石墨烯密勒指数1.引言1.1 概述石墨烯是一种由单层碳原子组成的二维材料,具有许多独特的特性和潜在的应用价值。

它在2004年被两位诺贝尔奖得主安德鲁·盖门和康斯坦丁·诺沃肖洛夫首次成功制备出来,由于其独特的结构和出色的性能,石墨烯成为了材料科学中备受关注的研究领域之一。

石墨烯的结构可以被形象地描述为由碳原子组成的一个二维网格,其中碳原子之间通过共价键连接在一起,形成了一片稳定且紧密排列的结构。

这种排列方式使得石墨烯具有很高的强度和柔韧性,使其成为一种极具潜力的材料。

除了强度和柔韧性,石墨烯还具有许多其他的特性。

首先,它具有极高的导电性,可达到铜的130倍之多。

其次,石墨烯具有很高的热导率,这使得它在热管理领域有着广泛的应用前景。

此外,它还具有较低的密度、透明度、优异的光学特性以及化学和热稳定性等特点,使其在电子学、能源存储、催化剂等领域有着广泛的应用前景。

随着对石墨烯特性的深入研究,研究者发现了石墨烯的一个重要参数——密勒指数。

密勒指数是用来描述石墨烯晶体结构的一个指标,具体来说,它表示了石墨烯中晶格方向上的原子数目。

通过研究密勒指数,我们可以更好地理解石墨烯的结构和性质,进而对其进行更精确的控制和应用。

本文将对石墨烯的特性和密勒指数的定义和意义进行详细的介绍和解析。

通过对石墨烯密勒指数的研究,我们可以更好地了解石墨烯的结构和特性,为其在电子学、能源和材料科学领域的应用提供理论基础和技术支持。

最后,我们还将探讨石墨烯密勒指数研究的未来方向,为进一步的研究和开发提供参考。

1.2文章结构本文共分为三个部分:引言、正文和结论。

在引言部分,首先概述了石墨烯密勒指数的主题,并介绍了石墨烯作为一种新兴材料的特性。

然后,给出了本文的结构和目的,为读者提供了对全文内容的概览。

接下来是正文部分,其中包括了关于石墨烯特性的介绍和密勒指数的定义和意义。

在石墨烯的特性部分,我们将详细介绍石墨烯作为一种单层碳原子组成的材料的独特性质,如其优异的导电性、热导性和力学性能等。

石墨烯介绍

石墨烯介绍

获奖者2010年10月5日,2010年诺贝尔物理学奖被授予英国曼彻斯特大学的安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,以表彰他们在石墨烯材料方面的研究。

PPT1安德烈·海姆,1958年10月出生于俄罗斯,拥有荷兰国籍,父母为德国人。

1987年在俄罗斯科学院固体物理学研究院获得博士学位。

他于2001年加入曼彻斯特大学,现任物理学教授和纳米科技中心主任。

之前拥有此荣誉头衔的人包括卢瑟福爵士,卢瑟福于1907-1919年在曼彻斯特大学工作。

他至今发表了超过150篇的文章,其中有发表在自然和科学杂志上的。

他获得的奖项包括2007年的Mott Prize和2008年的Europhysics Prize。

2010年成为皇家学会350周年纪念荣誉研究教授。

在2000年他还获得“搞笑诺贝尔奖”——通过磁性克服重力,让一只青蛙悬浮在半空中。

10年后的2010年他获得诺贝尔物理学奖。

2010年医学奖:荷兰的两位科学家发现哮喘症可用过山车治疗。

和平奖:英国研究人员证实诅咒可以减轻疼痛。

PPT2康斯坦丁·诺沃肖洛夫,1974年出生于俄罗斯,具有英国和俄罗斯双重国籍。

2004年在荷兰奈梅亨大学获得博士学位。

是安德烈·海姆的博士生。

曼彻斯特大学目前任教的诺贝尔奖得主人数增加到4名,获得诺贝尔奖的历史总人数为25位。

发现石墨属于混晶,为片层结构,层内由共价键相连,层间由分子间作用力相连。

共价键是比较牢固的,但分子间作用力(范德华力)小得多。

因此,石墨的单层是牢固的,而层间作用力很小,极易脱落。

2004年,他们发现了一种简单易行的新途径。

他们强行将石墨分离成较小的碎片,从碎片中剥离出较薄的石墨薄片,然后用一种特殊的塑料胶带粘住薄片的两侧,撕开胶带,薄片也随之一分为二。

不断重复这一过程,就可以得到越来越薄的石墨薄片,而其中部分样品仅由一层碳原子构成——他们制得了石墨烯。

结构PPT3,4石墨烯是一种从石墨材料中剥离出的单层碳原子面材料。

石墨烯介绍

石墨烯介绍

如何获得石墨烯?
如何获得石墨烯?
安德烈·海姆(左)和康斯坦丁·诺沃谢洛夫(右)
如何获得石墨烯? 石墨烯---2010诺贝尔物理学奖
2010年10月5日,瑞典皇家科学院在斯德哥尔摩宣布,将2010年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯 特大学科学家安德烈・海姆和康斯坦丁・诺沃肖洛夫,以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究。 他们于2004年首次制成石墨烯材料。这是目前世界上最薄的材料,仅有一个原子厚.
光学特性 石墨烯的可见光透过率97.7%,且与波长无关。因此自由悬浮的石墨烯是高度透明且无色无味的。
物理特性
仅有一个原子的厚度, 石墨烯可以被刻成尺寸不到1个分子大小的单电子晶体管, 集成电路晶体管普遍采用硅材料制造,当硅材料尺寸小于10nm时,用它制造出的晶体管稳定性变 差。
热导率 (极高)
石墨烯的热导率约为5000 wm/K,是室温下铜的热导率(401 wm/K)的10倍多。
模型结果
石墨烯的来源?
实际上石墨烯本来就存在于自然界,只是难以剥离出单层结构。石墨烯一层层叠起来就是石墨, 厚1毫米的石墨大约包含300万层石墨烯。
石墨烯
如何获得石墨烯?
1947年,菲利普·华莱士开始研究石墨烯的电子结构 1987年,穆拉斯首次使用Graphene一词 如何才能制得石墨烯?
美国德克萨斯大学的罗德尼·鲁夫曾尝试着将石墨在硅片上摩擦,并深信采用这个简单的方法可 获得单层石墨烯,但可惜他当时并没有对产物的厚度做进一步的测量。 美国哥伦比亚大学的菲利普·金也利用石墨制作了一个“纳米铅笔”,进行划写,得到了石墨薄 片,层数最低可达10层。
他们离石墨烯的发现仅一步之遥。
如何获得石墨烯?
2004年,英国曼彻斯特大学的安德烈·K·海姆(Andre K. Geim)【左】和他的同事康斯坦 丁·诺沃肖洛夫【右】偶然中发现了一种简单易行的新途径。他们强行将石墨分离成较小的碎片,从 碎片中剥离出较薄的石墨薄片,然后用普通的塑料胶带粘住薄片的两侧,撕开胶带,薄片也随之一 分为二。不断重复这一过程,就可以得到越来越薄的石墨薄片,而其中部分样品仅由一层碳原子构 成——他们制得了石墨烯,推翻了科学界的一个长久以来的错误认识——任何二维晶体不能在有限 的温度下稳定存在。

石墨烯傅里叶红外光谱

石墨烯傅里叶红外光谱

石墨烯傅里叶红外光谱石墨烯傅里叶红外光谱随着科学技术的不断发展,有许多新材料涌现出来。

石墨烯便是近年来备受关注的一种材料。

其优异的力学和电学性能,成为科学家和工业界探索的热点。

本文将介绍石墨烯的傅里叶红外光谱及其应用。

一、石墨烯的简介石墨烯是由一个由碳原子组成的平面单层晶体结构,类似于蜂窝状的结构。

它的晶格常数为0.246 nm,是钻石中C-C键的长度的1.4倍。

石墨烯的力学性能极为优异,在某些方向上有着极高的强度和刚度。

因此,在纳米科技、电子学和生物医学领域有着广泛的应用。

二、傅里叶红外光谱傅里叶红外光谱是利用分子中化学键振动引起的红外吸收频率的定量测量来分析化学结构和成分的(一种非常普遍的)结构分析技术。

石墨烯的谱图常用的红外光源是红外自由电子激光(FEL),但是由于其不易获取和控制,石墨烯的FT红外光谱数据较为常见。

三、石墨烯的FT红外光谱峰石墨烯的FT红外光谱曲线中,可见到以下3个峰:1. 峰位在1600 ~ 1800 cm-1:常被称为“石墨烯指纹区”。

该区域是由石墨烯的非平面应变和功能化基团振动引起的。

2. 峰位在1250 ~ 1450 cm-1:由于石墨烯上的C-O-C伸缩振动而引起。

3. 峰位在1000 cm-1左右:来自于石墨烯的A1g振动模式。

四、傅里叶红外光谱在石墨烯研究中的应用石墨烯的傅里叶红外光谱能够提供石墨烯在表面附着物、杂质和缺陷方面的信息。

这些信息可以用于研究石墨烯的物理和化学性质、电学性质以及生物学应用。

其中,石墨烯在电子学行业的应用最为广泛。

石墨烯通过在其表面和边缘上化学修饰,可以实现特定电化学反应或生物反应,从而用于制造生物传感器。

五、结论石墨烯傅里叶红外光谱提供了研究其结构、附着物、杂质和缺陷的价值信息,尤其适用于在电子学和生物技术领域中的应用。

值得注意的是,石墨烯傅里叶红外光谱技术的快速进展,必将有助于解锁石墨烯在许多其他领域中的潜在应用。

石墨烯浆料分类

石墨烯浆料分类

石墨烯浆料分类石墨烯是一种由碳原子组成的二维晶体结构材料,具有出色的导电性、导热性和力学性能。

石墨烯浆料则是将石墨烯材料分散在溶液中形成的稳定胶体溶液,具有许多独特的应用潜力。

本文将根据石墨烯浆料的不同分类,分别介绍其特点及应用领域。

一、石墨烯水基浆料石墨烯水基浆料是将石墨烯分散在水中形成的胶体溶液。

由于水是一种环保、廉价的溶剂,石墨烯水基浆料具有无毒、无污染的特点。

此外,水基浆料还具有易于操作、成本低等优点。

石墨烯水基浆料在电子领域具有广泛应用。

例如,可用于制备导电墨水,用于印刷电路板、柔性电子器件等。

此外,石墨烯水基浆料还可用于制备导热材料,应用于散热器、热界面材料等领域。

同时,石墨烯水基浆料还可用于制备抗菌涂层、传感器等。

二、石墨烯有机溶剂浆料石墨烯有机溶剂浆料是将石墨烯分散在有机溶剂中形成的胶体溶液。

与水基浆料相比,有机溶剂浆料具有较高的溶解度,能够更好地分散石墨烯材料。

此外,有机溶剂浆料还具有较低的表面张力,有助于石墨烯材料的涂覆和喷涂。

石墨烯有机溶剂浆料在涂料领域具有广泛应用。

由于石墨烯的优异导电性能,可用于制备导电涂料,应用于防静电涂层、电磁屏蔽涂层等。

此外,石墨烯有机溶剂浆料还可用于制备防腐涂料、耐高温涂料等。

三、石墨烯树脂浆料石墨烯树脂浆料是将石墨烯分散在树脂中形成的胶体溶液。

树脂作为一种聚合物材料,具有良好的粘结性和可塑性。

石墨烯树脂浆料在制备复合材料时可以起到增强材料性能的作用。

石墨烯树脂浆料在复合材料领域具有广泛应用。

例如,可用于制备高强度、高导热性的复合材料,用于航空航天、汽车等领域。

此外,石墨烯树脂浆料还可用于制备阻燃材料、抗静电材料等。

四、石墨烯纳米粉浆料石墨烯纳米粉浆料是将石墨烯分散在纳米粉体中形成的胶体溶液。

纳米粉体具有较大的比表面积和较好的分散性,能够更好地与石墨烯材料相互作用。

石墨烯纳米粉浆料具有高浓度、高分散度的特点。

石墨烯纳米粉浆料在陶瓷、涂料等领域具有广泛应用。

石墨烯科技介绍

石墨烯科技介绍

石墨烯科技介绍石墨烯:未来科技的革命性材料随着科技的不断发展,新材料的研究与应用成为了推动科技进步的重要动力。

在众多新材料中,石墨烯以其独特的优势引起了广泛关注。

作为一种由单层碳原子构成的二维材料,石墨烯具有许多令人瞩目的特性,如极高的强度、良好的灵活性和优异的导电性等。

本文将介绍石墨烯的最新研究进展,探讨其在未来科技领域的潜在应用。

一、石墨烯的研究进展近年来,石墨烯的研究取得了许多突破性的成果。

在电子学领域,石墨烯因其优异的导电性能被认为是一种理想的半导体材料。

科学家们已经成功地将石墨烯用于制造高性能的电子器件,如晶体管、传感器等。

此外,石墨烯在光电子领域也展现出了巨大的潜力。

由于其独特的能带结构和优异的光电性能,石墨烯被认为是一种理想的发光材料,可用于制造高性能的光电子器件,如发光二极管、激光器等。

在能源领域,石墨烯的研究也取得了重要进展。

由于其高导电性和良好的化学稳定性,石墨烯被认为是一种理想的电极材料,可用于制造高性能的超级电容器、锂离子电池等。

此外,石墨烯在燃料电池、太阳能电池等领域也具有广泛的应用前景。

在生物医学领域,石墨烯的研究也取得了一系列令人瞩目的成果。

由于其独特的二维结构和良好的生物相容性,石墨烯被认为是一种理想的生物医学材料。

科学家们已经成功地将石墨烯用于制造高性能的生物传感器、药物载体等。

此外,石墨烯在组织工程、细胞培养等领域也具有广泛的应用前景。

二、石墨烯的材料优势石墨烯具有许多独特的优点,使其在众多领域具有广泛的应用前景。

首先,石墨烯具有极高的强度。

由于其独特的二维结构和强大的化学键,石墨烯的强度比钢铁还要高,使其成为一种理想的材料用于制造高性能的结构部件。

其次,石墨烯具有良好的灵活性。

由于其单层碳原子的构成,石墨烯可以轻松地弯曲和扭曲,而不会失去其优异的性能。

这使得石墨烯成为一种理想的材料用于制造柔性电子器件和可穿戴设备。

最后,石墨烯具有优异的导电性。

由于其独特的能带结构和极高的电子迁移率,石墨烯的导电性能比传统的半导体材料如硅要优秀得多。

石墨烯简介

石墨烯简介石墨烯是一种由碳原子构成的单层二维晶格材料,具有出奇制胜的电学、热学和力学性质。

它的发现引发了广泛的科学研究和技术应用,被誉为材料科学领域的"奇迹"。

下面是对石墨烯的详细介绍:石墨烯的结构石墨烯的结构非常简单,它是由一个层层叠加的碳原子构成,每一层都只有一个碳原子的厚度。

这些碳原子排列成六角形的蜂窝状晶格,就像蜜蜂蜂巢一样。

这种排列方式赋予石墨烯许多独特的性质。

电学性质石墨烯的电学性质令人惊叹。

它是一种半导体材料,但在室温下,电子能够在其表面以极高的移动速度自由传导,几乎没有电阻。

这使得石墨烯成为极好的导电材料,有望用于高速电子器件和新型电池。

热学性质尽管石墨烯是世界上最薄的材料之一,但它的热传导性能却非常出色。

石墨烯可以有效地传递热量,因此被广泛应用于散热材料和热导材料的领域。

机械性质石墨烯具有出色的机械强度,是世界上最坚硬的材料之一。

它的强度比钢还要高,并且非常轻薄。

这些性质使得石墨烯在材料科学和纳米技术中具有广泛的应用前景。

光学性质石墨烯对光的吸收和散射也表现出了独特的性质。

它在可见光和红外光谱范围内表现出高吸收率,但对其他波长的光几乎是透明的。

这一性质在光电子学和传感器领域具有重要应用价值。

应用领域石墨烯的独特性质使得它在许多领域都有广泛的应用潜力。

目前,石墨烯已经在电子器件、柔性显示屏、电池技术、传感器、材料强化、医疗设备等领域取得了重要突破。

总之,石墨烯是一种具有革命性潜力的材料,其独特的电学、热学、力学和光学性质使其在科学研究和技术创新中备受瞩目。

随着对石墨烯的深入研究和应用的不断推进,我们可以期待看到更多令人兴奋的发现和应用。

石墨烯

石墨烯是由碳六元环组成的两维(2D)周期蜂窝状点阵结构, 它可以翘曲成零维 (0D)的富勒烯(fullerene),卷成一维(1D)的碳纳米管(carbon nano-tube, CNT) 或者堆垛成三维(3D)的石墨(graphite), 因此石墨烯是构成其他石墨材料的基 本单元。石墨烯的基本结构单元为有机材料中最稳定的苯六元环, 是目前最理 想的二维纳米材料.。理想的石墨烯结构是平面六边形点阵,可以看作是一层 被剥离的石墨分子,每个碳原子均为sp2杂化,并贡献剩余一个p轨道上的电子 形成大π 键,π 电子可以自由移动,赋予石墨烯良好的导电性。二维石墨烯结 构可以看是形成所有sp2杂化碳质材料的基本组成单元。
石墨烯与其他碳元素的区别
在近20年中,碳元素引起了世界各国研究人员的极大 兴趣。自富勒烯和碳纳米管被科学家发现以后,三维 的金刚石、“二维”的石墨、一维的碳纳米管、零维 的富勒球组成了完整的碳系家族。其中石墨以其特殊 的片层结构一直以来是研究的一个热点。石墨本体并 非是真正意义的二维材料,单层石墨碳原子层 (Graphene)才是准二维结构的碳材料。石墨可以看成 是多层石墨烯片堆垛而成,而前面介绍过的碳纳米管 可以看作是卷成圆筒状的石墨烯。当石墨烯的晶格中 存在五元环的晶格时,石墨烯片会发生翘曲,富勒球 可以便看成通过多个六元环和五元环按照适当顺序排 列得到的
6、石墨烯动力锂电池 10分钟就能完成充电, 还不损害电池使用寿命 。 刘兆平说,利用石墨烯 制成的石墨烯动力锂电 池,电池极片的导电性 能更高,电池内的电阻 更小,蓄电能力、快速 充放电能力比普通锂电 池强得多
作为一种性质独特的新兴材料,关于石墨烯应用的研究层出不穷 。 如果说瓦特发明蒸汽机改变了世界,是第一次工业革命,法拉第发明 了电磁感应,引发第二次革命,半导体引发第三次革命,石墨稀将引发 第四次革命。

石墨烯技术发展史

石墨烯技术发展史石墨烯是一种由石墨片层组成的二维材料。

它具有许多独特的物理特性,如高的电导率、极薄的层厚度、高强度和超高的比表面积等。

自从2004年石墨烯首次被制备出来,这一领域的研究进展非常迅速,开发出了许多新的制备方法和应用领域。

下面将简要介绍石墨烯技术的发展史。

2004年,安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫通过机械削离的方法首次制备出了石墨烯。

他们用胶带从普通石墨中剥离出单层石墨烯,并通过电子显微镜证实了单层结构。

这一重大发现为石墨烯研究打下了基础,并在同年发表于《科学》杂志,成为新颖材料领域里的里程碑。

随着石墨烯的制备方法不断发展,石墨烯的应用领域也不断扩大。

2006年,路易斯·布拉格等人发明了一种新的制备方法,即化学气相沉积法(CVD)。

这种方法可以在大面积的基底上制备出石墨烯,因此非常适合于电子学、传感器和太阳能电池等领域的应用。

2009年,斯蒂芬·霍普金斯等人证实了石墨烯具有极高的电导率和强烈的电子色散。

这些特性使得石墨烯成为了新型的电子和光学器件材料的最佳选择,并引发了各种基于石墨烯的电子器件的研究。

除了电子学方面的应用外,石墨烯还具有很多其他应用领域。

2010年,瓦图·穆尔等人成功地将石墨烯应用于电池领域,制造出了石墨烯复合材料,这些材料具有较高的导电性和耐用性,可用于高性能电池的制造。

2012年,康奈尔大学研究团队成功地将石墨烯应用于滤水器领域。

他们发现,石墨烯膜具有极高的通量和选择性,可用于高效和环保的水处理技术的制造。

近年来,随着石墨烯的不断发展,石墨烯在能源、材料、生物医学等领域中的应用也越来越广泛。

人们相信,随着石墨烯技术不断的突破,它将在未来的许多领域中发挥更大的作用。

石墨烯的制备原理

石墨烯的制备原理石墨烯是由碳原子排列成的单层蜂窝结构的二维材料,具有出色的导电性、热导性和力学性能,因此在各个领域具有广泛的应用前景。

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、化学氧化还原法等。

下面将重点介绍其中几种常见的制备方法。

1. 机械剥离法机械剥离法是最早被发现的石墨烯制备方法之一,也被称为“卡宾法”。

该方法的原理是通过机械力作用,将石墨材料逐渐剥离为单层石墨烯。

具体操作时,将石墨材料(如石墨矿石或石墨粉末)放置于黏性基底上,然后使用胶带或刮刀等工具,通过剪切和剥离的方式逐渐获得单层石墨烯。

这种方法简单易行,但受制于剥离效率低、质量不稳定等问题,限制了其在大规模制备中的应用。

2. 化学气相沉积法化学气相沉积法是目前最常用的石墨烯制备方法之一。

该方法的原理是在高温下,通过在气相中加入碳源,使其在基底表面沉积形成石墨烯。

具体操作时,将基底(如金属片、二氧化硅等)放置于高温炉中,在适当的气氛中加入碳源(如甲烷、乙烯等),经过一系列的热解、扩散和沉积过程,最终在基底表面得到石墨烯。

该方法制备的石墨烯具有较高的质量和较大的尺寸,适用于大规模生产。

3. 化学氧化还原法化学氧化还原法是一种通过氧化和还原反应制备石墨烯的方法。

具体操作时,首先将石墨材料与强酸(如硫酸、硝酸等)进行氧化处理,使其形成氧化石墨烯。

然后,通过还原剂(如还原糖、氢气等)的作用,将氧化石墨烯还原为石墨烯。

这种方法制备的石墨烯质量较高,可以控制层数和形状,适用于制备特定形态的石墨烯。

除了上述方法,还有一些其他的石墨烯制备方法,如电化学剥离法、溶剂剥离法等。

这些方法各有优缺点,适用于不同的制备需求。

随着石墨烯研究的不断深入,制备方法也在不断进步和改进,以提高质量、效率和可控性。

石墨烯的制备方法多种多样,每种方法都有其独特的原理和适用范围。

通过不同的制备方法,可以得到具有不同性质和特点的石墨烯材料,为其在电子学、能源、生物医学等领域的应用提供了更多可能性。

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大家下午好:今天我们小组将为大家介绍一种新物质,石墨烯。

石墨烯——近来新兴的热门材料。

首先,让我们初步认识一下石墨烯。

石墨烯是一种二维晶体,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。

人们常见的石墨是由一层层以蜂窝状有序排列的平面碳原子堆叠而形成的,石墨的层间作用力较弱,很容易互相剥离,形成薄薄的石墨片。

当把石墨片剥成单层之后,这种只有一个碳原子厚度的单层就是石墨烯。

大家是否知道石墨与石墨烯的差别呢?石墨在我们生活中是非常常见的,就像我们平常生活中用的铅笔中就有。

但是石墨烯绝对不是简单的石墨,它具有很有优良的,截然不同的性质。

首先,石墨烯的发现具有跨时代的意义。

石墨烯出现在实验室中是在2004年,当时,英国的两位科学家安德烈·杰姆和克斯特亚·诺沃塞洛夫发现他们能用一种非常简单的方法即胶带剥离法,得到越来越薄的石墨薄片。

他们从石墨中剥离出石墨片,然后将薄片的两面粘在一种特殊的胶带上,撕开胶带,就能把石墨片一分为二。

不断地这样操作,于是薄片越来越薄,最后,他们得到了仅由一层碳原子构成的薄片,这就是石墨烯。

这以后,制备石墨烯的新方法层出不穷,经过5年的发展,人们发现,将石墨烯带入工业化生产的领域已为时不远了那么,这种物质如何制备呢?石墨烯的合成方法主要有两种:机械方法和化学方法。

机械方法包括微机械分离法、取向附生法和加热SiC的方法;化学方法是化学还原法与化学解理法。

1.取向附生法—晶膜生长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 1 1 50 ℃下渗入钌,然后冷却,冷却到850℃后,之前吸收的大量碳原子就会浮到钌表面,镜片形状的单层的碳原子“ 孤岛” 布满了整个基质表面,最终它们可长成完整的一层石墨烯。

第一层覆盖8 0 %后,第二层开始生长。

底层的石墨烯会与钌产生强烈的交互作用,而第二层后就几乎与钌完全分离,只剩下弱电耦合,得到的单层石墨烯薄片表现令人满意。

但采用这种方法生产的石墨烯薄片往往厚度不均匀,且石墨烯和基质之间的黏合会影响碳层的特性。

另外Peter W.Sutter 等使用的基质是稀有金属钌。

2.化学解理法化学解理法是将氧化石墨通过热还原的方法制备石墨烯的方法,氧化石墨层间的含氧官能团在一定温度下发生反应,迅速放出气体,使得氧化石墨层被还原的同时解理开,得到石墨烯。

这是一种重要的制备石墨烯的方法,天津大学杨全红等用低温化学解理氧化石墨的方法制备了高质量的石墨烯。

3.加热SiC法该法是通过加热单晶6H-SiC脱除Si,在单晶(0001) 面上分解出石墨。

烯片层。

具体过程是:将经氧气或氢气刻蚀处理得到的样品在高真空下通过电子轰击加热,除去氧化物。

用俄歇电子能谱确定表面的氧化物完全被移除后,将样品加热使之温度升高至1250~1450℃后恒温1min~20min,从而形成极薄的石墨层,经过几年的探索,Berger等人已经能可控地制备出单层或是多层石墨烯。

其厚度由加热温度决定,制备大面积具有单一厚度的石墨烯比较困难。

包信和等开发了一条以商品化碳化硅颗粒为原料,通过高温裂解规模制备高品质无支持(Free standing)石墨烯材料的新途径。

通过对原料碳化硅粒子、裂解温度、速率以及气氛的控制,可以实现对石墨烯结构和尺寸的调控。

这是一种非常新颖、对实现石墨烯的实际应用非常重要的制备方法4.化学还原法化学还原法是将氧化石墨与水以1 mg/mL的比例混合,用超声波振荡至溶液清晰无颗粒状物质,加入适量肼在1 0 0℃回流2 4 h ,产生黑色颗粒状沉淀,过滤、烘干即得石墨烯。

Sasha Stankovich 等利用化学分散法制得厚度为1 nm 左右的石墨烯。

下面我将具体的为大家介绍一下石墨烯的优秀性能。

石墨烯的出现在科学界激起了巨大的波澜,它的研究开发在全球范围内正热火朝天地展开。

因为人们发现,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。

在石墨烯中,电子能够极为高效地迁移,而传统的半导体和导体,例如铜和硅远没有石墨烯表现得好。

由于电子和原子的碰撞,传统的半导体和导体用热的形式释放了一些能量,目前一般的电脑芯片以这种方式浪费了70%-80%的电能,石墨烯则不同,它的电子能量不会被损耗,这使它具有了非同寻常的优良特性。

为什么会有如此优良的特性呢?石墨烯各个碳原子间的连接非常柔韧,当施加外部机械力时,碳原子面就弯曲变形。

这样,碳原子就不需要重新排列来适应外力,这也就保证了石墨烯结构的稳定,使得石墨烯比金刚石还坚硬,同时可以像拉橡胶一样进行拉伸。

这种稳定的晶格结构还使石墨烯具有优秀的导电性。

石墨烯中的电子在轨道中移动时,不会因晶格缺陷或引入外来原子而发生散射。

由于其原子间作用力非常强,在常温下,即使周围碳原子发生挤撞,石墨烯中的电子受到的干扰也非常小。

这种物质在化学上来说相当简单,但它的强度、导电性与散热性能特佳:石墨烯几乎是完全透明且非常紧密,即使是氦原子——最小的气体原子也无法穿透。

石墨烯制作的晶体管在理论上可以超越如今使用的典型计算机芯片,传输速度更快,而且更耐高温。

透明的特性则意味它可能用于触控屏幕,甚至是太阳能电池,而且与塑料混合使用时,可提供轻而超强的合成材料,供下一代卫星、飞机和汽车使用。

如此优良的性能,应用钱江前景又是怎样呢?1.作为一种新兴的坚固的轻型材料据科学家称,地球上很容易找到石墨原料,而石墨烯堪称是人类已知的强度最高的物质,它将拥有众多令人神往的发展前景。

它不仅可以开发制造出纸片般薄的超轻型飞机材料、可以制造出超坚韧的防弹衣,甚至还为“太空电梯”缆线的制造打开了一扇“阿里巴巴”之门。

2.代替硅生产超级计算机科学家发现,石墨烯还是目前已知导电性能最出色的材料。

石墨烯的这种特性尤其适合于高频电路。

高频电路是现代电子工业的领头羊,一些电子设备,例如手机,由于工程师们正在设法将越来越多的信息填充在信号中,它们被要求使用越来越高的频率,然而手机的工作频率越高,热量也越高,于是,高频的提升便受到很大的限制。

由于石墨烯的出现,高频提升的发展前景似乎变得无限广阔了。

这使它在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。

3.光子传感器石墨烯还可以以光子传感器的面貌出现在更大的市场上,这种传感器是用于检测光纤中携带的信息的,现在,这个角色还在由硅担当,但硅的时代似乎就要结束。

去年10月,IBM的一个研究小组首次披露了他们研制的石墨烯光电探测器,接下来人们要期待的就是基于石墨烯的太阳能电池和液晶显示屏了。

因为石墨烯是透明的,用它制造的电板比其他材料具有更优良的透光性。

4.触摸面板应用方面引领全球的国家是韩国。

其中韩国三星目前在产品化的竞争方面也处于领先地位。

三星已经制定利用石墨烯的产品群开发蓝图。

开发蓝图中的第一个研发目标就是把石墨烯用做透明导电膜的触摸面板。

另外,三星还计划于2012年推出配备有该石墨烯制触摸面板的便携终端。

三星曾于2010年宣布与韩国成均馆大学共同制作出了30英寸的石墨烯片。

在用于触摸面板的石墨烯开发方面,日本产业技术综合研究所也正在试制A4尺寸大小的石墨烯片和触摸面板。

其最大优点在于与成均馆大学的方法相比能够在较低温度下制备出石墨烯片,能够采用卷对卷方式进行包括CVD在内的全部工序。

5。

其他石墨烯还可以应用于晶体管、触摸屏、基因测序等领域,同时有望帮助物理学家在量子物理学研究领域取得新突破。

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。

利用这一点石墨烯可以用来做绷带,食品包装甚至抗菌T恤;用石墨烯做的光电化学电池可以取代基于金属的有机发光二极管,因石墨烯还可以取代灯具的传统金属石墨电极,使之更易于回收。

mp^VLi8Tc0石墨烯器件还能用于需要高速工作的通信技术和成像技术,能用来探测隐藏的武器。

这种物质不仅可以用来开发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,甚至能让科学家梦寐以求的2.3万英里长太空电梯成为现实。

然而,大规模运用仍需相当时日既然发现了这种神奇的新型材料,能否将它的神奇特性为人类所用呢?“要真正大规模应用,还有很多的困难,需要走过相当长的科研之路。

”首先,目前石墨烯的面积还不能做得很大,一旦做大,很容易使得表面坑坑洼洼,很难达到严格的二维。

另外,各种制备方法都可能使原本应该是标准六边形的石墨烯丢失碳原子,形成有缺陷的石墨烯。

因此,如果大规模应用石墨烯,必定要先解决这两个难题,一个就是如何将石墨烯面积做大,另一个就是将石墨烯制作得形状完美、毫无杂质。

真正改写摩尔定律的物质半个多世纪以来,计算机始终遵循着“摩尔定律”,这是半导体芯片巨头英特尔创办人之一的摩尔根据经验推断出的行业规律。

根据摩尔定律,一个芯片能容纳的晶体管数目,大约每18个月就会增加一倍,这解释了现代各种装置的核心芯片的处理速度与记忆容量快速成长的原因。

摩尔同时也预测,这个“定律”能持续到1970年代中期,但迄今还依循这个定律,但不会维持太久。

根据最悲观估计,最早到2015年,硅与其他现有材料的工程师,就会碰上另一个定律,也就是微缩限制,当有太多回路塞进一个太小空间时,就会导致温度升高,造成效率受阻。

但是,石墨稀这种物质在化学上来说相当简单,但它的强度、导电性与散热性能特佳。

最终,石墨烯薄膜可能替代硅,从而改写“摩尔定律”,将计算机产业引入一条全新的道路。

石墨烯研究成果:2009年12月1日在美国召开的材料科学国际会议上,日本富士通研究所宣布,他们用石墨烯制作出了几千个晶体管。

富士通研究所的研究人员将原料气体吹向事先涂有用做催化剂的铁的衬底,在这种衬底上制成大面积石墨烯薄膜。

大面积的石墨烯制备一直是个难题。

富士通用上述方法制成了高质量的7.5厘米直径的石墨烯膜。

在此基础上,再配置电极和绝缘层,制成了石墨烯晶体管。

由于石墨烯面积较大,富士通在上面制成了几千个晶体管。

石墨烯晶体管比硅晶体管功耗低和运行速度快,可制作出性能优良的半导体器件。

如果改进技术后有望进一步扩大石墨烯面积,这样能够制作出更多的晶体管和石墨烯集成电路,为生产高档电子产品创造了条件。

2009年11月日本东北大学与会津大学通过合作研究发现,石墨烯可产生太赫兹光的电磁波。

研究人员在硅衬底上制作了石墨烯薄膜,将红外线照射到石墨烯薄膜上,只需很短时间就能放射出太赫兹光。

如果今后能够继续改进技术,使光源强度进一步增大,将开发出高性能的激光器。

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