超硬新材料石墨烯简介
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是利用生长基质原子结构“种”出石墨烯
1. 让碳原子在 1 1 5 0 ℃下渗入钌 2. 冷却到850℃后, 碳原子就会浮到钌表面 3. 形成镜片形状的单层的碳原子“ 孤岛” 布满基质表面，
并最终长成完整的一层石墨烯。 4. 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。
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。 另外使用的基质是稀有金属钌。
精品课件
恳请指导，谢谢！
精品课件
结构和性能
稳定的结构
无碳原子缺失，原子间作用力强 原子间的连Βιβλιοθήκη Baidu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。
良好的导电性——通畅高速干扰小
稳定的晶格结构使碳原子具有优秀的导电性。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。
在室温下传递电子的速度比已知导体都快。 由于原子间作用力十分强，在常温下，即使周围碳原
子发生挤撞，石墨烯中电子受到的干扰也非常小。
精品课件
石墨烯：轻薄刚强导电性好
精品课件
应用领域
可做“太空电梯”缆线 代替硅生产超级计算机 超薄防弹衣 航空材料 高性能储能元件
超级电容器
高灵敏度传感器
最薄最硬的新材料 石墨烯
曾天 2010年10月
精品课件
2010年诺贝尔物理学奖
安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫 石墨烯
铅笔写字
石墨结构层间作用力弱，易分层
精品课件
结构和性能
石墨烯（单层石墨）
厚度只有0.335纳米， 头发丝的20万分之一厚
比金刚石还硬，是最硬 的钢材的100倍
精品课件
单分子气体侦测
精品课件
制备方法
微机械分离法
撕胶带法 轻微摩擦法
用另外一种材料膨化或者引入缺陷的热解石墨进行 摩擦，体相石墨的表面会产生絮片状的晶体，在这 些絮片状的晶体中含有单层的石墨烯。
不足
尺寸不易控制，无法可靠地制造长度足供应用 的石墨薄片样本
精品课件
加热碳化硅法
加热碳化硅以除去硅，然后生成石墨烯薄层
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。然后，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
已经能可控地制备出单层或多层石墨烯，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。
精品课件
取向附生法
1. 让碳原子在 1 1 5 0 ℃下渗入钌 2. 冷却到850℃后, 碳原子就会浮到钌表面 3. 形成镜片形状的单层的碳原子“ 孤岛” 布满基质表面，
并最终长成完整的一层石墨烯。 4. 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。
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。 另外使用的基质是稀有金属钌。
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恳请指导，谢谢！
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结构和性能
稳定的结构
无碳原子缺失，原子间作用力强 原子间的连Βιβλιοθήκη Baidu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。
良好的导电性——通畅高速干扰小
稳定的晶格结构使碳原子具有优秀的导电性。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。
在室温下传递电子的速度比已知导体都快。 由于原子间作用力十分强，在常温下，即使周围碳原
子发生挤撞，石墨烯中电子受到的干扰也非常小。
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石墨烯：轻薄刚强导电性好
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应用领域
可做“太空电梯”缆线 代替硅生产超级计算机 超薄防弹衣 航空材料 高性能储能元件
超级电容器
高灵敏度传感器
最薄最硬的新材料 石墨烯
曾天 2010年10月
精品课件
2010年诺贝尔物理学奖
安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫 石墨烯
铅笔写字
石墨结构层间作用力弱，易分层
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结构和性能
石墨烯（单层石墨）
厚度只有0.335纳米， 头发丝的20万分之一厚
比金刚石还硬，是最硬 的钢材的100倍
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单分子气体侦测
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制备方法
微机械分离法
撕胶带法 轻微摩擦法
用另外一种材料膨化或者引入缺陷的热解石墨进行 摩擦，体相石墨的表面会产生絮片状的晶体，在这 些絮片状的晶体中含有单层的石墨烯。
不足
尺寸不易控制，无法可靠地制造长度足供应用 的石墨薄片样本
精品课件
加热碳化硅法
加热碳化硅以除去硅，然后生成石墨烯薄层
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。然后，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
已经能可控地制备出单层或多层石墨烯，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。
精品课件
取向附生法