新材料石墨烯科普六问

石墨烯是近年来的热点材料，热点话题，这六个问题将为大家解答：什么是石墨烯？石墨烯有什么用？...



1、什么是石墨烯?

将石墨的层状结构无限剥离，直到原子级厚度，该薄层碳材料的性质与原来的石墨有极大的不同（电子运动性质发生重大变化），该薄层碳材料取名石墨烯。

2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，成功地从石墨中剥离出石墨烯，并表征了它的性质，两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”为由，共同获得2010年诺贝尔物理学奖。

 



2、单层石墨烯的厚度是多少？

0.335 nm，大约是头发丝的二十万分之一。

 

3、石墨烯具有哪些特殊性质？为什么成为21世纪的明星材料？

目前发现的结构完整的单碳层石墨烯强度很高、导电、导热性能极好，具有十分广阔的应用前景。

 



4、石墨烯耐温吗？

石墨烯的主要成分是碳，并且具有稳定的晶格结构，比一般高分子材料的耐热温度还高。

 

5、石墨烯制备方法目前主要有哪些？

石墨烯制备方法主要包括：机械剥离法、CVD法、化学氧化还原法、插层剥离法等。

氧化还原法可以大规模制备氧化石墨烯、还原氧化石墨烯，其中氧化石墨烯水溶性好、利用其可进行化学接枝改性；但制备得到石墨烯缺陷大、破坏了石墨烯原有的结构，大量使用强酸和强氧化剂，易造成环境污染。

机械剥离法易于量产、操作简单；但一些参数尚不易控制。

CVD法可以制备高质量的石墨烯薄膜；但量产转移等成本较高，工艺条件还需进一步完善。





 

6、石墨烯在哪些领域具有潜在应用？

石墨烯具有很好的导电、导热性，强度高，比表面积大，预期在计算机芯片、电子材料、导热材料，高性能复合材料、环境处理、催化剂载体等领域具有潜在应用。

在能源领域方面：可以作为锂电池导电添加剂，提高锂电池的充电速度和综合性能；也有望应用于铅酸电池内的电极材料，替代原来的石墨材料，提高综合性能。

在对传统材料改性方面：可以提高塑料的强度、模量、表面光泽性、表面硬度、改善塑料的抗静电性能、提高塑料的导热、散热性能；可以提高橡胶的耐磨性能、散热性能、抗静电性能；可以利用石墨烯的导电性制备电磁屏蔽涂料、抗静电涂料；可以制备导电性油墨，用于导电线路印刷等，射频识别（RFID）制作；在润滑油中添加极少量的石墨烯，可以大幅度提高润滑油的综合性能。

在电子期间领域：可以利用石墨烯的超薄性与导电性，制备超薄导电材料，替代一些导电配件，可以降低成本，减小重量，缩小体积、提高性能；可以用于手机触摸屏、电池和导热膜；可以制备散热材料，用于LED灯具散热等。

在环境、医疗领域：可以利用石墨烯的高比表面特性，用于吸附水中污染物；利用石墨烯的可成膜性制备过滤材料用于水质处理；利用石墨烯制备的传感器，可以检测环境中微量物质；可以作用各类传感器件，用于各种医疗检测等。

在军事领域：可以制备高强度复合材料用于防弹材料；可以制备轻便高导电材料用于电磁屏蔽或吸波材料等；或制备高强度复合材料用于其它军工器械。

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