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1.42×10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。石墨烯具有非常良好的光学特性,在较宽波长范围内吸收率约为2.3%,看上去几乎是透明的。在几层石墨烯厚度范围内,厚度每增加一层,吸收率增加2.3%。大面积的石墨烯薄膜同样具有优异的光学特性,且其光学特性随石墨烯厚度的改变而发生变化。这是单层石墨烯所具有的不寻常低能电子结构。室温下对双栅极双层石墨烯场效应晶体管施加电压,石墨烯的带隙可在0~0.25eV间调整。施加磁场,石墨烯纳米带的光学响应可调谐至太赫兹范围。氧化石墨烯(grapheneoxide,GO):一种通过氧化石墨得到的层状材料。青海石墨烯粉体
在声学领域,利用石墨烯材料极低的质量密度、极薄的厚度以及极高的机械强度的优异特性,其可作为振膜应用于发声器件中,可获得优异的频谱特性。第六元素研发的石墨烯振膜,经过客户测试,该石墨烯发声器件具有非常好的频谱特性,保真度高。挂脖蓝牙耳机采用的是石墨烯振膜有薄且强韧的特点,精确传递声音又不会过薄变形。其实石墨烯同样也是一种可以用来做振膜的材料。相信不少人都知道,石墨和钻石其实是同样的碳元素物质。石墨烯同样也是一种天然的材料,但是也就是近年才真正有技术能真正人工分离石墨烯,并且应用在材料方面。传统的塑胶pv材料的振膜,并不足够满足复杂多样的声音同时呈现,新的石墨烯材料由于具备较好的韧性和强度,所以称为了耳机振膜新的选材。由于超轻超薄形变以后还能轻易恢复,满足耳机用不高的功率驱动振膜产生复杂的声音。青海石墨烯粉体主要用于锂离子电池、涂料、油墨、塑料、橡胶等领域。
目前第六元素全资子公司常州第六元素半导体有限公司已与客户成功开发石墨烯超级铜复合材料(“超级铜”),“超级铜”利用CVD沉积技术制备而成,石墨烯超级铜导电率高于银10%,如成功应用于电机,若按10%替换,则每年节约用电,相当于葛洲坝电站近2个月的发电量,节约电费约20亿元。近日,中国中车高电导率铜基复合材料“超级铜”登上央视《焦点访谈》节目。据中国中车介绍,“超级铜”由中车研究院与上海交通大学张荻团队联合研发,是一种高电导率铜基复合材料。“超级铜”利用石墨烯较好的导电性和力学性能与铜材料片堆叠制成,实现了石墨烯和铜的优势互补。经过实验验证,超级铜的导电性能超过银10%,如果全国10%的电机用上这种“超级铜”材料,那么一年可以节省出180多亿度电。180亿度电相当于节省出一个葛洲坝电站(2022年葛洲坝电站完成发电量)。目前,“超级铜”已完成中试验证,验证了超级铜的量产可行性,并实现了小批量生产,接下来将加快批量化制造进程。
大规模制备高质量的石墨烯晶体材料是所有应用的基础,发展简单可控的化学制备方法是一种方便、可行的途径,这需要化学家们长期不懈的探索和努力;石墨烯的化学修饰包括:将石墨烯进行化学改性、掺杂、表面官能化以及合成石墨烯的衍生物,发展出石墨烯及其相关材料(grapheneandrelatedmaterials),来实现更多的功能和应用。石墨烯的表面化学性能:由于石墨烯晶体独特的原子和电子结构,气体分子与石墨烯表面间的相互作用将表现出许多特有的现象,这将为表面化学特别是表面催化研究提供一个独特的模型表面;同时石墨烯具有完美的两维周期平面结构,可以作为一个理想的催化剂载体,金属/石墨烯体系将为表面催化研究提供一个全新的模型催化研究体系。氧化石墨烯分散液为棕黑色溶液。
石墨烯电池真的如此厉害吗?我们也无法知道,作为一个新兴产物,或许大家都对它抱有很大期望,但是我们必须要清楚,石墨烯电池仍是处于实验室的产物,技术目前难以突破,是否能够量产依然未知。正道汽车目前有六款概念车,其中都是搭载了正道集团开发的增程电力驱动系统,简单来说就是使用动力源去发电驱动电机带动车辆,同时还可以充电使用。不同的是,正道汽车所搭载的动力系统不是采用普通的发动机,而是采用微型涡轮发电机来发电,电池更是采用了正道集团宣传的超级电池,都采用了石墨烯技术,不过车展上电池并没有展示出来。根据外媒消息,正道H600**快在明年,也就是2019年推出量产版本,或许那时我们可以一睹所谓石墨烯电池真的是否如此厉害。常州第六元素拥有石墨烯微片的缺陷修复/比表面可控技术。多层石墨烯复合材料
石墨烯可以做成化学传感器。青海石墨烯粉体
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,从而得到安全、康护、舒适的多功能家纺面料。石墨烯内暖纤维长丝、短纤规格齐全,短纤可与棉毛丝麻等天然纤维以及涤纶腈纶等其他各种纤维等其他各种纤维搭配混纺,长丝可与各种纤维交织,制备不同功能需求的纱线面料。在纺织领域,可以制成内衣、内裤、袜类、婴幼服饰、家居面料、户外服装等。石墨烯内暖纤维的用途并不仅限于服装领域,还可以应用于车辆内饰、美容医疗卫材、摩擦材料、过滤材料等。青海石墨烯粉体
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