文档介绍：1 石墨烯简介有这样一种材料, 它的机械强度是世界上最好钢的 100 倍, 有着最快的电子迁移率, 1 秒内就可以传完两张蓝光 DVD 的容量……这就是石墨烯。石墨烯是从石墨中剥离出的单层碳原子面材料, 由碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构, 也可称为“单层石墨”( 碳原子以 sp2 混成轨域呈蜂巢晶格排列构成的单层二维晶体, 由碳原子和其共价键所形成的原子尺寸网,为平面多环芳香烃原子晶体), 它是人类已知的厚度最薄、质地最坚硬、导电性最好的材料。一、石墨烯发展简史 20 世纪初, 科学家开始接触到石墨烯。 2004 年, 英国曼彻斯特大学的物理学教授安德烈· 杰姆( AndreGeim )和他的学生克斯特亚· 诺沃消洛夫( Ko-styaNovoselov ) 用简单易行的胶带分离法制备出了石墨烯。他们从石墨中剥离出石墨片,然后将薄片的两面粘在一种特殊的胶带上, 撕开胶带, 把石墨片一分为二, 不断重复这样的操作, 于是薄片越来越薄,最后得到了仅由一层碳原子构成的薄片,即石墨烯。 2010 年, 他们二人凭借着在石墨烯方面的创新研究获得了诺贝尔物理学奖。获奖后, 一些媒体渲染性地报道:“物理学家用透明胶和铅笔赢得诺贝尔奖。”二、特性石墨烯具有优异的力学、光学和电学性质: 结构非常稳定, 迄今为止研究者仍未发现石墨烯中有碳原子缺失的情况, 碳原子之间的连接非 2 常柔韧,比钻石还坚硬,强度比世界上最好的钢铁还要高上 100 倍,如果用石墨烯制成包装袋, 它将能承受大约两吨重的物品; 几乎完全透明, 却极为致密、不透水、不透气, 即使原子尺寸最小的氦气也无法穿透; 导电性能好, 石墨烯中电子的运动速度达到了光速的 1/300 , 导电性超过了任何传统的导电材料; 化学性质类似石墨表面, 可以吸附和脱附各种原子和分子, 还有抵御强酸强碱的能力。三、制备方法石墨烯的制备方法主要有机械法和化学法两种。机械法包括微机械分离法、取向附生法和加热碳化硅法, 化学法包括化学还原法与化学解理法、化学气相沉积法等。 2008 年, 常州二维碳素科技有限公司于庆凯博士首次提出以铜箔为基质的化学气相沉积法合成石墨烯,这已成为目前石墨烯合成的主要方法。 2010 年,韩国科学家用此项技术较便宜地制备出了 30 英寸的石墨烯,并研制出以石墨烯为电极的触摸屏样品。四、应用方向石墨烯在物理学、化学、信息、能源以及器件制造等领域, 都具有巨大的研究价值和应用前景。可用于制造超轻防弹衣、超薄超轻型飞机材料、“太空电梯”缆线、抗菌材料、超微型晶体管、代替硅用于电子产品、生产未来的超级计算机等等。也许有一天, 你会在电视上看到这样的广告。“×× 电脑采用 T 石墨烯处理器……”; 也许有一天, 你把掌上电脑三折两叠塞进牛仔裤后兜,这比各种 Pad 都拉风;也许有一天,应用了石墨烯的光调制器, 可使网络速度快一万倍; 也许有一天,石墨烯实现了直接快速低成本 3 的基因测序, 几个小时就能测定完你自己的基因序列或者很快就能从基因上鉴定某种疾病;用石墨烯开发了超轻型飞机、防弹衣、轻型汽车, 甚至是人类梦想的上万英里的太空电梯。五、国内外应用研究进展(一) 国外研究进展 2008 年,英国科学家宣布他们用石墨烯制造出一种只有 1 个原子厚、 10 个原子宽的超微型晶体管。 2009 年