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石墨烯PPT.ppt

上传人:文库新人 2022/1/24 文件大小:5.26 MB

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石墨烯PPT.ppt

文档介绍

文档介绍:石墨烯PPT
第1页,本讲稿共28页
比钻石还硬的材料 ——石墨烯
第2页,本讲稿共28页
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
石墨石墨放入微波或高温炉中加热,就可以的到厚度为几纳米到几十个纳米的纳米石墨片。
第13页,本讲稿共28页
4、化学法
通过Diels2Alder反应Pd 催化的Hagihara2Sonogashira,Buchwald2Hartwig 或KumadaPNegishi 偶合等先合成六苯并蔻(HBC) ,然后在FeCl3 或Cu (OTf) 2-AlCl3 作用下环化脱氢得到较大平面的石墨烯。
第14页,本讲稿共28页
第15页,本讲稿共28页
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,。
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。
第16页,本讲稿共28页
实验证明
从铅笔石墨中提取的石墨烯,竟然比钻石还坚硬,强度比世界上最好的钢铁还要高上百倍,这项科学发现刊登于近期的《科学》杂志,作者是两位哥伦比亚大学的研究生,来自中国的韦小丁和韩裔李琩钴。
Changgu Lee, et al.
Graphene Measurement of the
Elastic Properties and Intrinsic Strength of Monolayer
Science 321, 385 (2008);
第17页,本讲稿共28页
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
第18页,本讲稿共28页
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。
第19页,本讲稿共28页
3,导电性
石墨烯中各碳原子之间的连接非常柔韧,当施加外部机械力时,碳原子面就弯曲变形,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。这种稳定的晶格结构使碳原子具有优秀的导电性。
石墨烯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。
石墨烯有相当的不透明度:%的可见光。而这也是石墨烯中载荷子相对论性的体现。
第20页,本讲稿共28页
4,电子的相互作用
石墨烯中电子间以及电子与蜂窝状栅格间均存在着强烈的相互作用。
石墨烯中的电子不仅与蜂巢晶格之间相互作用强烈,而且电子和电子之间也有很强的相互作用。
第21页,本讲稿共28页
5、其它特殊性质
石墨烯具有明显的二维电子特性。
在石墨烯中不具有量子干涉磁阻
石墨烯电子性质用量子力学的迪拉克方程来描述比薛定谔方程更
好可控渗透性
离子导电体各向异性
超电容性
………………
第22页,本讲稿共28页
氧化石墨烯
四、石墨烯的应用
Dikin等制成了无支撑氧化石墨烯纸状材料。氧化石墨烯片是以一种接***行的方式相互连接或瓦片式连接在一起形成的,拉伸试验表明氧化石墨烯纸具有较高的拉伸模量和断裂强度,其平均模量为32 GPa,性能与用类似方法制备的碳纳米管布基纸相当。
第23页,本讲稿共28页
微电子领域
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。
曼彻斯特的小组采用标准半导体制造技术制作出晶体管。从一小片石墨烯片层开始,采用电子束曝光在材料上刻出沟道。在被称为中央岛的中部位置保持一个带有微小圆笼的量子点。电压可以改变这些