文档介绍：石墨烯综述基于石墨烯的材料化学学院名称材料科学与工程学院专业材料科学与工程学生姓名王会亮学号1043113149摘要:石墨烯自2004年被发现以来,迅速成为全球各国政府、科研机构和跨国企业竞相投入巨资开发的超级材料。欧盟委员会将石墨烯列为仅有的两个“未来新兴技术旗舰项目”之一。中国在《新材料产业“十二五”发展规划》中明确提出积极开发石墨烯材料。石墨烯是由单层碳原子组成的二维材料,在电子通讯、锂离子电池、航天军工、生物医药、环保、太阳能、光电等传统领域和新能源、新材料等新兴领域都将带来革命性的技术进步。本文总结概述了近几年石墨烯在材料化学方面的研究进展,包括石墨烯的制备、力学性能、表征及石墨烯的复合材料等方面的内容。关键词:石墨烯;功能化;复合材料:纳米材料一、引言近些年,电子产业(计算机、通信、自动化等)的飞速发展已使人们的生活发生了巨大的改变,电子器件正朝着微型化的方向迈进但其性能却越来越好。不可否认单晶硅材料发挥了巨大作用,但随着器件尺寸的不断缩小,极限问题随之而出,如特征线宽的缩小和芯片集成度的提高到底有没有限制?一方面,工艺上再努力也无法达到更窄的线宽,主要体现在了光刻精度方面上;另一方面,集成器件的尺寸不断缩小,一些物理效应将影响器件的正常工作,并可能最终导致失效。那么,为了克服这一瓶颈,是否存在更好的电子器件材料来代替单晶硅呢?当碳纳米管被广泛关注与研究时,人们设想可以用碳纳米管来代替硅。可是,合成碳纳米管的成本较高。2004年,二维结构石墨烯的发现者—英国曼切斯特大学物理和天文学系Geim和Novoselov也为此获得了08年诺贝尔物理学奖的提名。与碳纳米管相比,石墨烯有完美的杂化结构,大的共轭体系使其电子传输能力很强,而且合成石墨烯的原料是石墨,价格低廉,这表明石墨烯在应用方面将优于碳纳米管。与硅相比,石墨烯同样具有独特优势:硅基的微计算机处理器在室温条件下每秒钟只能执行一定数量的操作,然而电子穿过石墨烯几乎没有任何阻力,所产生的热量也极少。此外,石墨烯本身就是一个良好的导热体,可以很快地散发热量。由于具有优异的性能,因此如果石墨烯用来制造电子产品,则运行的速度可以得到大幅提高。速度还不是石墨烯的唯一优点。硅不能分割成小于10nm的小片,否则其将失去诱人的电子性能;与硅相比,石墨烯被分割时其基本物理性能并不改变,而且其电子性能还有可能异常发挥。因而,当硅无法再分割得更小时,比硅还小的石墨烯可继续维持摩尔定律,从而极有可能成为硅的替代品推动微电子技术继续向前发展。因此,石墨烯奇特的物理、化学性质,也激起了物理、化学、材料等领域科学家极大的兴趣自04年之后,关于石墨烯的研究报道层出不穷,在Science、Nature上相关报道就有400余篇,又一场碳化学的革命正在悄然兴起。本文主要介绍了石墨烯近几年的研究进展,包括石墨烯的制备、表面功能化、表征及基于石墨烯的复合材料等方面的内容。二、石墨烯简介是一种二维晶体,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”(hargecarrier),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。图1石墨烯的结构石墨烯的理论比表面积高达2600m2/g,具有突出的导热性能(3000W?m-1?K-1)和力学性能(1060GPa),以及室温下较高的电子迁移率(15000cm2?V-1?s-1)。此外,它的特殊结构,使其具有半整数的量子霍尔效应、永不消失的电导率等一系列性质,因而备受关注。三、[1],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,也就保持了结构的稳定。美国哥伦比亚大学的一支物理学研究小组经过大量的实验,发现石墨烯是迄今为止世界上最牢固的材料,并对石墨烯的机械性能进行了全面的研究。他们选取10-20微米的石墨烯为研究对象。实验发现,在石墨烯样品微粒开始碎裂前,。可以设想一下,如果用石墨烯制成保鲜膜,将一支钢笔树立在上面,则钢笔上需站上一只大象才能将其戳破。半导体工业有意利用石墨烯晶体管制造微型处理器,从而生产出比现有计算机更快的计算机。加州理工大学的教授茱莉亚?格里尔曾说过,压力恰恰是微型处理器制造过程中遇到的组要阻力之一,而生产晶体管使用的材料不仅要有出色的电子性能,还要能够承受住生产过程中的压力和反复使用过程