什麼是石墨烯,石墨烯是什麼

2022-11-04 00:06:53 字數 5065 閱讀 1942

1樓:匿名使用者

石墨烯是一種二維晶體,最大的特性是其中電子的運動速度達到了光速的1/300,遠遠超過了電子在一般導體中的運動速度。這使得石墨烯中的電子,或更準確地,應稱為「載荷子」(electric charge carrier),的性質和相對論性的中微子非常相似。人們常見的石墨是由一層層以蜂窩狀有序排列的平面碳原子堆疊而形成的,石墨的層間作用力較弱,很容易互相剝離,形成薄薄的石墨片。

當把石墨片剝成單層之後,這種只有一個碳原子厚度的單層就是石墨烯。

2樓:匿名使用者

石墨烯是由碳六元環組成的兩維(2d)週期蜂窩狀點陣結構, 它可以翹曲成零維(0d)的富勒烯(fullerene),捲成一維(1d)的碳奈米管(carbon nano-tube, cnt)或者堆垛成三維(3d)的石墨(graphite), 因此石墨烯是構成其他石墨材料的基本單元。石墨烯的基本結構單元為有機材料中最穩定的苯六元環, 是目前最理想的二維奈米材料.。理想的石墨烯結構是平面六邊形點陣,可以看作是一層被剝離的石墨分子,每個碳原子均為sp2雜化,並貢獻剩餘一個p軌道上的電子形成大π鍵,π電子可以自由移動,賦予石墨烯良好的導電性。

二維石墨烯結構可以看是形成所有sp2雜化碳質材料的基本組成單元。

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石墨烯是什麼

3樓:良爺良爺

石墨烯是一種由碳原子以sp²雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳奈米材料。

石墨烯具有優異的光學、電學、力學特性,在材料學、微納加工、能源、生物醫學和藥物傳遞等方面具有重要的應用前景,被認為是一種未來革命性的材料。

英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫,用微機械剝離法成功從石墨中分離出石墨烯,因此共同獲得2023年諾貝爾物理學獎。

4樓:科普中國

然而,如何實現高質量石墨烯的高效率、規模化製備,一直是制約其大規模應用的關鍵難題。理想解決方案是從天然鱗片石墨出發,將其在液相中剝離成石墨烯。

如何克服這些難題?研究人員採用一種非穩定分散的策略,通過在石墨烯表面引入極少量的可電離含氧官能團,實現在極高濃度(50mg/ml)下的快速、高產率剝離,剝離產物90%以上為單層石墨烯,且晶格缺陷少。剝離過程中,由於表面雙電層被壓縮,石墨烯以絮凝方式析出形成沉澱,後者即使濃縮至固含量很高的濾餅,室溫儲存一月後,仍可再次分散於水溶液中形成均勻穩定的石墨烯懸浮液,從而有效解決石墨烯規模化應用中的儲存和運輸問題。

此外,該方法制備的石墨烯水相漿料表現出良好的流變特性,可直接通過3d列印製備各種形狀的石墨烯氣凝膠,從而為石墨烯在儲能、環境治理、多功能複合材料等領域的應用開闢了新途徑。

5樓:柚夏

石墨烯(graphene)是一種二維晶體,由碳原子以 sp2 雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳奈米材料。石墨烯具有優異的光學、電學、力學特性,在材料學、微納加工、能源、生物醫學和藥物傳遞等方面具有重要的應用前景,被認為是一種未來革命性的材料。

石墨烯的結構

毋庸置疑,石墨烯是繼奈米碳管、富勒烯球后的又一重大發現,石墨是三維(或立體)的層狀結構,石墨晶體中層與層之間相隔340pm,距離較大,是以範德華力結合起來的,即層與層之間屬於分子晶體。

但是,由於同一平面層上的碳原子間結合很強,極難破壞,所以石墨的溶點也很高,化學性質也穩定,其中一層就是石墨烯。

石墨烯是由單層碳原子組成的六方蜂巢狀二維結構,它可以包裹起來形成零維的富勒烯(fullerene,又譯作福樂烯),又名巴基球或巴克球(buckyball,其他名稱還有球碳與芙,是繼金剛石和石墨之後於1985 年發現的碳元素的第三種晶體形態。

捲起來形成一維的奈米碳管(carbon nanotube 是具有石墨結構、並按一定規則捲曲形成奈米級管狀結構的孔材料),層層堆積形成三維的石墨。

石墨烯的特點

純淨的石墨烯是一種只有一個原子厚的結晶體,具有超薄、超堅固和超強導電效能等特性,石墨烯具有優異的電學、熱學和力學效能,這些特點可以幫助石墨烯在高效能奈米電子器件、複合材料、場發射材料、氣體感測器及能量儲存等領域獲得廣泛應用。

科學界認為石墨烯極有可能憑藉無與倫比的特點和優勢取代矽而成為未來的半導體材料,具有非常廣闊的應用前景。

6樓:樂福之家地暖

石墨是由一層層蜂窩狀有序排列的平面碳原子構成的晶體。當把石墨片通過物理或化學方法剝成單層之後,這種只有一個單原子層的石墨薄片稱為單碳層石墨烯。不要看它薄,它的硬度甚至比鋼鐵要高几百倍!

因為薄,所以石墨烯具有良好的透光性,以肉眼來看,完全可以說它是透明的。同時,由於石墨烯具有良好的強度、柔韌度、導電導熱效能,為新能源、大健康、電子資訊、節能環保、生物醫藥、化工、航空航天等七大應用領域帶來了巨大的改變。

2023年資料

我國對石墨烯領域的研究與開發也較早就給予了關注。根據國土資源部統計,我國石墨儲量佔全球的70%以上,石墨烯研發應用水平也與發達國家基本同步。

由於石墨烯是目前為止導熱係數最高的材料,具有非常好的熱傳導效能,所以它被大量運用在全新的採暖行業。

和常規發熱膜一樣,石墨烯需要通電才能發熱,當在石墨烯發熱膜兩端電極通電的情況下,電熱膜中的碳分子在電阻中產生聲子、離子和電子,由產生的碳分子團之間相互摩擦、碰撞(也稱布朗運動)而產生熱能,熱能又通過控制遠紅外線以平面方式均勻地輻射出來。

石墨烯通電後,有效電熱能總轉換率達99%以上,同時加上特殊的超導性,保證發熱效能的穩定。但是與常規金屬絲髮熱膜不同的地方在於,發熱穩定安全,而且散發出來的紅外線被稱為「生命光線」。

綜上所述,石墨烯材料良好的導電導熱效能非常適合應用於新型採暖行業,讓採暖過程更加舒適,便捷。

7樓:4g你還好嗎

石墨烯是一種由碳原子組成的六角型呈蜂巢晶格的二維碳奈米材料。

隨著批量化生產以及大尺寸等難題的逐步突破,石墨烯的產業化應用步伐正在加快,它可以做成化學感測器,石墨烯獨特的二維結構使它對周圍的環境非常敏感。石墨烯也可以用來製作電晶體,由於石墨烯結構的高度穩定性,這種電晶體在接近單個原子的尺度上依然能穩定地工作。同時,在航空航天、新能源電池領域,它也有出色的潛能和作用。

它具有優異的光學、電學、力學特性,在材料學、微納加工、能源、生物醫學和藥物傳遞等方面具有重要的應用前景,被認為是一種未來革命性的材料。

8樓:′小情歌

石墨烯是一種從石墨材料中剝離出的單層碳原子面材料,是碳的二維結構。這種石墨晶體薄膜的厚度只有0.335奈米,把20萬片薄膜疊加到一起,也只有一根頭髮絲那麼厚。

它是2023年由曼徹斯特大學的科斯提亞諾沃謝夫和安德烈蓋姆小組首先發現的。石墨烯的問世引起了全世界的研究熱潮。它不僅是已知材料中最薄的一種,還非常牢固堅硬;作為單質,它在室溫下傳遞電子的速度比已知導體都快。

石墨烯在原子尺度上結構非常特殊,必須用相對論量子物理學才能描繪。 石墨烯結構非常穩定,迄今為止,研究者仍未發現石墨烯中有碳原子缺失的情況。石墨烯中各碳原子之間的連線非常柔韌,當施加外部機械力時,碳原子面就彎曲變形,從而使碳原子不必重新排列來適應外力,也就保持了結構穩定。

這種穩定的晶格結構使碳原子具有優秀的導電性。石墨烯中的電子在軌道中移動時,不會因晶格缺陷或引入外來原子而發生散射。由於原子間作用力十分強,在常溫下,即使周圍碳原子發生擠撞,

石墨氈石墨烯中電子受到的干擾也非常小。

9樓:達達先知科技

石墨烯是什麼,到底有多神奇?

10樓:來謐及情文

石墨烯(graphene)是一種由碳原子以sp2雜化方式形成的蜂窩狀平面薄膜,是一種只有一個原子層厚度的準二維材料,所以又叫做單原子層石墨,現在用在wpg石墨烯閃電充移動電源上挺不錯的。

石墨烯和石墨有什麼區別?

11樓:是

區別:1、石墨片厚度比石墨烯厚,當把石墨片剝成單層之後,這種只有一個碳原子厚度的單層就是石墨烯。

2、石墨烯是單層的石墨,石墨可以看成是由多層石墨烯一層層疊加起來的,氧化石墨是將石墨通過強氧化劑氧化,表面生成羥基、羧基等官能團,將氧化石墨超聲分散後,由於超聲的振盪,分散作用很容易將氧化石墨分散層片狀的結構即氧化石墨烯,將氧化石墨烯用還原劑還原又可得到石墨烯。

拓展資料

石墨烯(graphene)是一種由碳原子以sp²雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳奈米材料。

石墨烯具有優異的光學、電學、力學特性,在材料學、微納加工、能源、生物醫學和藥物傳遞等方面具有重要的應用前景,被認為是一種未來革命性的材料。英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫,用微機械剝離法成功從石墨中分離出石墨烯,因此共同獲得2023年諾貝爾物理學獎。

石墨烯常見的粉體生產的方法為機械剝離法、氧化還原法、sic外延生長法,薄膜生產方法為化學氣相沉積法(cvd)。 2023年3月31日,中國首條全自動量產石墨烯有機太陽能光電子器件生產線在山東菏澤啟動,該專案主要生產可在弱光下發電的石墨烯有機太陽能電池(下稱石墨烯opv),破解了應用侷限、對角度敏感、不易造型這三大太陽能發電難題。

研究歷史:

2023年,英國曼徹斯特大學的兩位科學家安德烈·蓋姆(andre geim)和康斯坦丁·諾沃消洛夫(konstantin novoselov)發現他們能用一種非常簡單的方法得到越來越薄的石墨薄片。他們從高定向熱解石墨中剝離出石墨片,然後將薄片的兩面粘在一種特殊的膠帶上,撕開膠帶,就能把石墨片一分為二。不斷地這樣操作,於是薄片越來越薄,最後,他們得到了僅由一層碳原子構成的薄片,這就是石墨烯。

這以後,製備石墨烯的新方法層出不窮。2023年,安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫在單層和雙層石墨烯體系中分別發現了整數量子霍爾效應及常溫條件下的量子霍爾效應,他們也因此獲得2023年度諾貝爾物理學獎。在發現石墨烯以前,大多數物理學家認為,熱力學漲落不允許任何二維晶體在有限溫度下存在。

所以,它的發現立即震撼了凝聚體物理學學術界。雖然理論和實驗界都認為完美的二維結構無法在非絕對零度穩定存在,但是單層石墨烯能夠在實驗中被製備出來。

2023年3月31日,中國首條全自動量產石墨烯有機太陽能光電子器件生產線在山東菏澤啟動,該專案主要生產可在弱光下發電的石墨烯有機太陽能電池(下稱石墨烯opv),破解了應用侷限、對角度敏感、不易造型這三大太陽能發電難題。

2023年6月27日,中國石墨烯產業技術創新戰略聯盟釋出新制訂的團體標準《含有石墨烯材料的產品命名指南》。這項標準規定了石墨烯材料相關新產品的命名方法。

石墨烯的用途,石墨烯有什麼用途?

我國對石墨烯領域的研究與開發較早就給予了關注。根據統計,我國石墨儲量佔全球的70 以上,石墨烯研發應用水平也與發達國家基本同步。與此同時,國家還資助了大量有關石墨烯的基礎研究專案。因為石墨烯是目前為止導熱係數最高的材料,具有非常好的熱傳導效能,所以它也被大量運用在全新的採暖行業。和常規發熱膜一樣,石...

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