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石墨烯行业前景一片光明.pdf

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石墨烯行业前景一片光明.pdf

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大学的安德烈·海姆教授和康斯坦丁·诺沃肖洛夫教授通过一种很简单的方法
从石墨薄片中剥离出了石墨烯,为此他们二人也荣获2010年诺贝尔物理学奖。
石墨烯是一种二维晶体,由碳原子按照六边形进行排布,相互连接,形成一
个碳分子,其结构非常稳定;随着所连接的碳原子数量不断增多,这个二维的碳
分子平面不断扩大,分子也不断变大。单层石墨烯只有一个碳原子的厚度,即
,相当于一根头发的20万分之一的厚度,1毫米厚的石墨中将将近有150
万层左右的石墨烯。石墨烯是已知的最薄的一种材料,并且具有极高的比表面积、
超强的导电性和强度等优点。
堪称超级的物理特性
石墨烯是目前已知的最薄的一种材料,单层的石墨烯只有一个碳原子的厚
度,这种厚度的石墨烯拥有了许多石墨所不具备的特性。
导电性极强:石墨烯中的电子没有质量,电子的运动速度超过了在其他金属
单体或是半导体中的运动速度,能够达到光速的1/300,正因如此,石墨烯拥有
超强的导电性。
超高强度:石墨是矿物质中最软的,其莫氏硬度只有1-2级,但被分离成一
个碳原子厚度的石墨烯后,性能则发生突变,其硬度将比莫氏硬度10级的金刚石
还高,却又拥有很好的韧性,且可以弯曲。
超大比表面积:由于石墨烯的厚度只有一个碳原子厚,,所以
石墨烯拥有超大的比表面积,理想的单层石墨烯的比表面积能够达到2630m2/g,
而普通的活性炭的比表面积为1500m2/g,超大的比表面积使得石墨烯成为潜力巨
大的储能材料。
市场潜力无限
行业仍在量产摸索阶段,目前主要的制备方法有微机械剥离法、外延生长法、
氧化石墨还原法和气相沉积法;其中氧化石墨还原法优于制备成本相对较低,是
目前主要制备方法。
石墨烯良好的电导性能和透光性能,使它在透明电导电极方面有非常好的应
用前景。触摸屏、液晶显示、有机光伏电池、有机发光二极管等等,都需要良好
的透明电导电极材料。特别是,石墨烯的机械强度和柔韧性都比常用材料氧化铟
锡优良;氧化铟锡脆度较高,比较容易损毁。在溶液内的石墨烯薄膜可以沉积于
大面积区域。通过化学气相沉积法,可以制成大面积、连续的、透明、高电导率
的少层石墨烯薄膜,主要用于光伏器件的阳极,%能量转换效率;
与用氧化铟锡材料制成的元件相比,%。作为新兴
产业,前瞻产业研究院石墨烯行业研究员李生发指出。石墨烯未来前途一片光明。
石墨烯特殊的结构形态,使其具备目前世界上最硬、最薄的特征,同时也具
有很强的韧性、导电性和导热性。这些及其特殊的特性使其拥有无比巨大的发展
空间,未来可以应用于电子、航天、光学、储能、生物医药、日常生活等大量领
域。石墨烯集合世界上最优质的各种材料品质于一身,故有业内人士如此评价:
如果说20世纪是硅的世纪,石墨烯则开创了21世纪的新材料纪元,将给世界带来
实质性变化。
本文作者:贺重阳(前瞻网资深产业研究员、分析师)
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