文档介绍：通向的电梯比钻石还硬的材料——石墨烯制作人: G1104 2 小组主要内容?石墨烯材料的性质?石墨烯材料的制备?石墨烯材料的展望?石墨烯材料的简介?石墨烯材料的应用一、石墨烯材料的简介 1、定义石墨烯是碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料, 厚度只有 纳米,仅为头发的 20万分之一,是构建其它维数碳质材料(如零维富勒烯、一维纳米碳管、三维石墨)的基本单元,具有极好的结晶性、力学性能和电学质量。石墨烯的理论比表面积高达 2600m 2/g , 具有突出的导热性能,以及室温下较高的电子迁移率。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。 2、发现石墨烯是 2004 年由曼彻斯特大学科斯提亚?诺沃谢夫和安德烈?盖姆发现的,他们用超市就能买到的透明胶带,从一块高序热解石墨中剥离出了仅有一层碳原子厚度的石墨薄片—石墨烯。正是这种简单的方法制备出来的简单物质——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。现在石墨烯这种二维晶体不仅可以在室温存在,而且十分稳定的存在于通常的环境下. 2010 年,两位科学家因此获得诺贝尔物理学奖。 3、结构完美的石墨烯是二维的, 它只包括六角元胞(等角六边形)如果有五角元胞和七角元胞存在,那么他们构成石墨烯的缺陷。如果少量的五角元胞细胞会使石墨烯翘曲; 12 个五角元胞的会形成富勒烯。碳纳米管也被认为是卷成圆桶的石墨烯;可见,石墨烯是构建其它维数碳质材料(如零维富勒烯、一维纳米碳管、三维石墨)的基本单元二、石墨烯材料的制备 1、机械剥离法通过机械力从新鲜石墨晶体的表面剥离石墨烯片层。 Berger 等人已经能可控地制备出单层. 或是多层石墨烯。据预测这片层。 2、加热 SiC 法通过加热单晶 SiC 脱除 Si,在单晶面上分解出石墨烯种方法很可能是未来大量制备石墨烯的主要方法之一。 3、模板法 1988 年京谷隆等利用模板法在蒙脱土的层间形成了石墨烯片层,一旦脱除模板,这些片层就会白组装形成体相石墨。一些研究小组正在探索如何利用二维模板的孔隙制备可自由存在的单层石墨烯片层,但至今尚无令人满意的结果报道。 4、晶膜生长利用生长基质原子结构“种”出石墨烯. 三、石墨烯材料的性质 1、力学性质——比钻石还要硬数据转换分析: 在石墨烯样品微粒开始碎裂前,它们每 100 纳米距离上可承受的最大压力居然达到了大约 微牛。据科学家们测算,这一结果相当于要施加 55牛顿的压力才能使 1米长的石墨烯断裂。如果物理学家们能制取出厚度相当于普通食品塑料包装袋的(厚度约 100 纳米)石墨烯,那么需要施加差不多两万牛的压力才能将其扯断。换句话说,如果用石墨烯制成包装袋,那么它将能承受大约两吨重的物品。打个比方说单层石墨烯的强度,就像把大象的重量加到一支铅笔上,才能够用这支铅笔刺穿仅像保鲜膜一样厚度的单层石墨烯。 Dreams :对于强度比世界上最好的钢铁还要高上百倍的石墨烯,如果能加以利用,不仅可以造出纸片般薄的超轻型飞机材料、超坚韧的防弹衣,甚至还可以制作 23000 英里长伸入太空的电梯,实现人类坐电梯进入太空的梦想。美国国家航空航天局( NASA )悬赏 400 万美金鼓励科学家们进行这种电梯的开发。实现人类梦想 2、出色的电学性质——电子运输碳原子有四个价电子,这样每个碳原子都贡献一个未成键的π电子,这些π电子与平面成垂直的方向可形成轨道, π电子可在晶体中自由移动,赋予石墨烯良好的导电性。此外,石墨烯是具有零带隙的能带结构。