石墨烯是从石墨材料上剥离的单层碳面材料,是碳的二维结构。 该石墨晶体薄膜的厚度仅为0.335纳米,即使重叠20万张薄膜,头发线也只有一根左右的厚度。 2004年曼彻斯特大学的科斯蒂亚诺沃谢夫和安德烈·盖姆集团首次发现。 石墨烯的出现引起了世界性的研究热潮。 这不仅是已知材料中最薄的,作为非常坚固的单体,在室温下传导电子的速度比已知导体快。
石墨烯在原子尺度上的结构非常特殊,必须用相对论量子物理学来描述。 石墨烯的结构非常稳定,迄今为止还没有发现石墨烯缺少碳原子。 石墨烯中各碳原子之间的连接非常灵活,外部机械力的作用下碳原子面会弯曲变形,因此碳原子不需要重新排列以适应外力,结构稳定。 这种稳定的晶格结构使碳原子具有优良的导电性。 石墨烯中的电子在轨道上移动时,不会因晶格缺陷和外来原子的导入而散射。 因为原子能力非常强,所以常温下即使周围的碳原子碰撞。
石墨毡石墨烯中电子受到的噪声也非常小。
石墨烯_石墨烯是指纯化了什么
就这样用胶带“撕裂”的石墨烯,给这两位英国科学家颁发了诺贝尔奖,在世界科学界掀起了石墨烯的研究热潮。 科学研究表明石墨烯的这种单原子结构具有许多惊人的特性。
首先,非常薄。 石墨烯是目前已知的最薄的纳米材料。 1毫米厚的石墨薄板有多薄,可以剥离300万片石墨烯。
其次,透明度高,光敏度高。 石墨烯对红外光、可见光、紫外光的透光率均达到97.7%,其透光性在较宽的波长范围内即可,被吸收的光也可以快速转换成其他波长的光。
第三,密闭性好。 无通气,无透水,能有效抑制强碱、强酸等对腐蚀性溶液有较强抵抗力的细菌生长。
第四,强度高。 石墨烯的强度是金刚石强度的2倍,钢材的200倍,是已知硬度最高的材料。 也有人认为,把与食品保鲜膜厚度相同的石墨烯制品盖在杯子上,用铅笔头戳破它,大象必须站在铅笔上。
第五,韧性非常好。 石墨烯是众所周知的最柔软的材料,耐压。 普通石墨烯包装袋能提起两吨重的汽车。
第六,是电阻率低、已知电导率最好的材料,被称为超强导体这是众所周知的最好的热传导体。 另外石墨烯的敏感性高,即使微小的气体分子吸附或释放,也可以通过石墨烯上的微小阻力变化进行检测。
石墨烯分为石墨烯粉体和石墨烯薄膜。 常见的石墨粉体生产方法有机械剥离法、氧化还原法、SiC外延生长法。 石墨烯薄膜的制备方法是化学气相沉积法( CVD )。
石墨烯_石墨烯是指纯化了什么
1 .机械剥离法
机械剥离法是利用物体和石墨烯的摩擦和相对运动得到石墨烯薄层材料的方法。 该方法操作简单,所得石墨烯通常保持完整的晶体结构
2 .氧化还原法
氧化还原法使用硫酸、硝酸等化学试剂和高强酸钾、过氧化氢水等氧化剂氧化天然石墨,加大石墨层间的间距,在石墨层和层之间插入氧化物,制造氧化石墨。 然后,水洗反应物,将洗净的固体低温干燥,制成氧化石墨。 采用物理剥离、高温膨胀等方法剥离氧化石墨粉体,制备氧化石墨烯。 最后用化学法还原氧化石墨烯得到石墨烯。 该方法操作简单,产量高,但产品质量低。 氧化还原法使用硫酸、硝酸等强酸,用大量的水冲洗,带来很大的环境污染。
3、SiC外延法
SiC外延法是在超高真空的高温环境下使硅原子升华脱离,通过自组织地重构剩馀的c原子,得到基于SiC基板的石墨烯。 该方法可以得到高质量的石墨烯,但该方法对装置要求很高。
石墨烯_石墨烯是指纯化了什么
CVD是以含碳有机气体为原料进行气相生长制作石墨烯薄膜的方法。 这是目前生产石墨烯薄膜最有效的方法。 该法制备的石墨烯具有面积大、质量高的特点,但现阶段成本高,工艺条件也需要进一步完善。 由于石墨烯薄膜的厚度薄,大面积的石墨烯薄膜不能单独使用,如果不附着在宏器件上就没有使用价值,例如触摸屏、加热器件等。
石墨烯是由碳原子构成的原子的厚度只有1层的二维晶体。
在2015年发现石墨烯之前,石墨烯是最薄的材料,是最强韧的材料,断裂强度比最高钢材高200倍。 同时,具有弹性,伸长幅度达到自己尺寸的20%。 这是目前自然界最薄、强度最高的材料,如果用面积为1平方米的石墨烯做吊床,它本身的重量不到1毫克就能承受住猫。
石墨烯目前最具潜力的应用已成为硅的替代品,制造超小型晶体管,生产未来的超级计算机。 石墨烯代替硅使计算机处理器的运行速度加快了数百倍。
石墨烯几乎完全透明,只吸收2.3%的光。 另一方面,非常致密,最小的气体原子(氢原子)也不能透过。 这些特征非常适合作为透明的触摸显示器、发光面板、太阳能电池面板等透明的电子产品的原料。
石墨烯作为目前发现的最薄、强度最大、导电性最强的新纳米材料被称为“黑金”,是“新材料之王”。