石墨烯内部碳原子的排列方式与石墨单原子层一样以sp杂化轨道成键,并有如下的特点:碳原子有4个价电子,其中3个电子生成sp键,即每个碳原子都贡献一个位于pz轨道上的未成键电子,近邻原子的pz轨道与平面成垂直方向可形成π键,新形成的π键呈半填满状态。研究证实,石墨烯中碳原子的配位数为3,每两个相邻碳原子间的键长为×10米,键与键之间的夹角为120°。除了σ键与其他碳原子链接成六角环的蜂窝式层状结构外,每个碳原子的垂直于层平面的pz轨道可以形成贯穿全层的多原子的大π键(与苯环类似),因而具有优良的导电和光学性能。石墨烯在室温下的载流子迁移率约为15000cm/(V·s),这一数值超过了硅材料的10倍,是已知载流子迁移率比较高的物质锑化铟(InSb)的两倍以上。在某些特定条件下如低温下,石墨烯的载流子迁移率甚至可高达250000cm/(V·s)。与很多材料不一样,石墨烯的电子迁移率受温度变化的影响较小,50~500K之间的任何温度下,单层石墨烯的电子迁移率都在15000cm/(V·s)左右。另外,石墨烯中电子载体和空穴载流子的半整数量子霍尔效应可以通过电场作用改变化学势而被观察到,而科学家在室温条件下就观察到了石墨烯的这种量子霍尔效应。石墨烯型号为SE1231、SE1232、SE1233、SE1234。广西石墨烯复合材料
石墨烯导电性能较好,且具有很高的热辐射系数,在散热涂料中添加石墨烯,通过“导热搭桥”机理,涂层的散热面积大幅增加,有助于将热源的热量快速散发。此外,漆膜中的石墨烯,还能够避免因高温造成的涂层耐老化性下降,有助于在高温环境中长期使用。石墨烯辐射的光波波长是3—15微米左右,与人体发射的红外频谱接近,所以,石墨烯能发射的“生命光波”被吸收产生温热效应,能与生物体内细胞的水分子产生***的“共振”,使人体微血管扩张,血液循环加快,促进机体的新陈代谢,提高机体的免疫能力。在紧身运动衣、瑜珈服、慢跑服、泳装、防晒服、跑步鞋等运动系列中,使用石墨烯锦纶长丝或混纺纱线,可以利用石墨烯锦纶AAA级抑菌、持续导热、防紫外线和高耐磨等特性,从而得到防臭、亲肤、散热、防晒的多功能性运动面料。在无缝内衣、棉纺内衣、婴孕内衣等内衣系列中,使用石墨烯锦纶长丝或混纺纱线,可以利用石墨烯锦纶AAA级抑菌、无重金属、远红外等特性,从而得到安全、康护、舒适的多功能内衣面料。在床垫、床单、被套、沙发套等家纺系列中,使用石墨烯锦纶长丝或混纺纱线,可以利用石墨烯锦纶AAA级抑菌、无重金属、防螨、远红外等特性。贵州石墨烯材料石墨烯比导电炭黑更低的渗流阈值和更稳定的导电性,用量低,高效。
石墨烯的主要应用1、传感器石墨烯可以做成化学传感器,这个过程主要是通过石墨烯的表面吸附性能来完成的,根据部分学者的研究可知,石墨烯化学探测器的灵敏度可以与单分子检测的极限相比拟。石墨烯独特的二维结构使它对周围的环境非常敏感。石墨烯是电化学生物传感器的理想材料,石墨烯制成的传感器在医学上检测多巴胺、葡萄糖等具有良好的灵敏性。2、晶体管石墨烯可以用来制作晶体管,由于石墨烯结构的高度稳定性,这种晶体管在接近单个原子的尺度上依然能稳定大氏地工作。相比之下,目前以硅为材料的晶体管在10纳米左右的尺度上就会失去稳定性;石墨烯中电子对外场的反应速度超快这一特点,又使得由它制成的晶体管可以达到极高的工作频率。
石墨烯的研究热潮也吸引了国内外材料植被研究的兴趣,石墨烯材料的制备方法已报道的有:机械剥离法、化学氧化法、晶体外延生长法、化学气相沉积法、有机合成法和碳纳米管剥离法等。1、微机械剥离法2004年,Geim等***用微机械剥离法,成功地从高定向热裂解石墨(highlyorientedpyrolyticgraphite)上剥离并观测到单层石墨烯。Geim研究组利用这一方法成功制备了准二维石墨烯并观测到其形貌,揭示了石墨烯二维晶体结构存在的原因。微机械剥离法可以制备出高质量石墨烯,但存在产率低和成本高的不足,不满足工业化和规模化生产要求,目前只能作为实验室小规模制备。2、化学气相沉积法化学气相沉积法(ChemicalVaporDeposition,CVD)***在规模化制备石墨烯的问题方面有了新的突破。CVD法是指反应物质在气态条件下发生化学反应,生成固态物质沉积在加热的固态基体表面,进而制得固体材料的工艺技术。麻省理工学院的Kong等、韩国成均馆大学的Hong等和普渡大学的Chen等在利用CVD法制备石墨烯。他们使用的是一种以镍为基片的管状简易沉积炉,通入含碳气体,如:碳氢化合物,它在高温下分解成碳原子沉积在镍的表面,形成石墨烯,通过轻微的化学刻蚀,使石墨烯薄膜和镍片分离得到石墨烯薄膜。利用氧化石墨烯制备的石墨烯导热膜,导热系数高。
这项运用新工具2D材质的研究展示了从盐水中提供干净饮用水的现实全世界前途。为了更好地理解离子运输背后的基本机制,曼彻斯特大学的AndreGeim爵士***的一个团队制作了原子尺码的平整狭缝,尺码*为几埃。这些通道是化学惰性的,平均壁厚为埃刻度。研究人员在两块100纳米厚的石墨晶体板上制造了狭缝设备,这些石墨板是通过刨削大块石墨结晶获取的。然后在将另一块板放在***块板上之前,在石墨晶体板的每个边沿置放双层石墨烯和单层MoS2的二维原子结晶的矩形片。这样就获取了垫片厚度的空隙。“就像拿一本书,在每个外缘置放两个火柴,然后再放上另一本书,”Geim解释说,“这引致书本表面之间的空隙,空隙的高度相等火柴的厚度。在我们的事例中,这些书是原子平缓的石墨晶体,火柴是石墨烯或MoS2单层。”这种组装靠范德华力结合在一起,狭缝尺寸与水通道蛋白的直径大略相同,这对活生物体至关举足轻重。狭缝是也许的很小大小,因为具较薄间隔物的狭缝是不安定的,并且也许由于相对壁之间的吸引而塌陷。在将离子浸泡离子溶液中时,如果在其上强加电压,则离子会流过狭缝,并且该离子流将组成电流。该团队通过狭缝测量离子电导率。石墨烯在航天行业领域的应用领域优势也是极其明显的。贵州石墨烯材料
石墨烯是已知强度非常高的材料之一,同时还具有很好的韧性。广西石墨烯复合材料
石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp2杂化方式形成的蜂窝状平面薄膜,是一种只有一个原子层厚度的准二维材料,所以又叫做单原子层石墨。英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,用微机械剥离法成功从石墨中分离出石墨烯,因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。石墨烯常见的粉体生产的方法为机械剥离法、氧化还原法、SiC外延生长法,薄膜生产方法为化学气相沉积法(CVD)。由于其十分良好的强度、柔韧、导电、导热、光学特性,在物理学、材料学、电子信息、计算机、航空航天等领域都得到了长足的发展。广西石墨烯复合材料