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新型材料石墨烯及其性能

點擊次數:590    發布日期:2016-02-22   本文鏈接:http://www.miribilla.net/news/567.html

      石墨烯(Graphene)是近代以來的新型材料,它的結構使得其在近十年來不斷得到高速發展。石墨烯是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜,只有一個碳原子厚度的二維材料。

      早在2004年以前,人們認為它是不存在的,是一個假想體。是英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫二人通過不懈努力,終于在實驗中從石墨中分離出石墨烯,并且證實它的存在,之前的錯誤判斷才得以被打破。這是一個標志性的時刻,也是一個歷史高科技的進步。二人的杰出貢獻,推動了社會的進步,科技的發展。諾貝爾獎的獲得是實至名歸的。

      石墨烯是目前發現*薄的二維材料,石墨烯在當今已經成為了前沿研究領域的熱點課題。由于石墨烯特殊的單原子層結構,使其具備了許多獨特的物理化學性質。碳材料可以形成較軟的石墨或著硬度較大的金剛石,它是一種地球上普遍且特殊的材料,以sp2雜化連接的碳原子單原子層構成石墨烯,它的理論厚度僅為0.35 nnl,其基本結構單元為有機材料中*穩定的苯六元環。各碳原子之間的連接非常柔韌,當有外部作用力時,碳原子面就彎曲變形,使碳原子不用重新排列來適應外力而保持結構穩定??茖W家因而發現石墨烯有非常大的比表面積。

石墨烯的性能:
(1)電學性能:石墨烯的電學性能相當優異。由于它是sp2雜化結構形成的單層結構,因此電子可以在其表面移動非???,在室溫下電子遷移率可以達到104 cm2vds~,電子傳導率可達8x105 m/s。本文就是主要利用它的良好的導電性能使聚酰亞胺薄膜得以導電。
(2)力學性能:石墨烯具有很高的力學性能。石墨烯以sp2雜化軌道排列,碳原子之間具有極高的鍵能,從而力學性能也極高。
(3)透光性:Nair等人的研究證實了單體石墨烯對光的透過性幾乎沒有任何的障礙,其透光率可達到97%以上。
(4)比表面積:單層石墨烯是單層的平面二維結構。二維晶體的熱力學相對不穩定。因此單層石墨烯并不是平整的,而是平面有不同情況的彎曲和褶皺。從而使其比表面積相對較大。其理論計算值約為2630 m2g-1。


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