特种石墨烯功能

科学家们逐渐发现碳素材料在硬度、光学特性、耐热性、耐辐射特性、耐化学药品特性、电绝缘性、导电性、表面与界面特性等方面比其它材料优异，可以说碳材料几乎包括了地球上所有物质所具有的特性，如**硬-**软，绝缘体-半导体-良导体，绝热-良导热，全吸光-全透光等，因此具有***的用途。碳纳米管是由碳原子形成的石墨烯片层卷成的无缝、中空的管体，一般可分为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管和双壁碳纳米管。根据尺寸大小将碳球分为:(1)富勒烯族系Cn和洋葱碳(具有封闭的石墨层结构，直径在2-20nm之间)，如C60，C70等;(2)未完全石墨化的纳米碳球，直径在50nm一1μm之间;(3)碳微珠，直径在11μm以上。另外，根据碳球的结构形貌可分为空心碳球、实心硬碳球、多孔碳球、核壳结构碳球和胶状碳球等。导热型石墨烯，外观为黑色粉末。特种石墨烯功能

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。附近石墨烯价格常州第六元素拥有回收/循环氧化技术等自主知识产权。

第六元素与江苏海力风电设备科技有限公司、江苏道森新材料有限公司签订《石墨烯防腐涂料战略合作框架协议》。根据协议，三方将借力海力风电这一平台，共同研发以石墨烯为主体的烯锌型风电设备防护涂料。海力风电总经理沙德权表示，三方研发的新型涂料的防腐效果是传统防腐涂料的4倍以上。这一合作将逐渐改变现有国内防护涂料产品层次低、创新力不足的劣势，填补国内外将石墨烯运用在风电防护涂料的技术空白，打破国外产品垄断局面，推动我国风电产业设施涂料的国产化进程。同时，三方将以此为契机，进一步研究和推广石墨烯在风力发电叶片强度复合材料中的应用。此外，第六元素还与四川大学高分子材料工程国家重点实验室签订战略合作协议，双方将主要针对石墨烯改性高分子材料的耐老化性进行系统研究。该合作是石墨烯应用领域的一大拓展，也是高分子材料研究领域的重大课题。海通证券分析认为，从国内已知的上市公司投资额看，石墨烯产业链铺设需要上亿元资金。广阔的下游应用及几乎无瓶颈的上游原材料，决定了石墨烯产业将很快迎来爆发期。

科学家们已成功运用二维材料组装成了兼具很小人造孔的海水脱盐设备，容许直径大于其裂缝本身的离子通过，冲破了传统观念，为制造高通量水脱盐膜铺垫了道路。曼彻斯特大学国家石墨烯研究所（NGI）的研究人员成功地在一个尺码*为几埃（）的新型膜片上制造了小尺码的狭缝。这使得能够研究各种离子到底如何通过这些细微的孔。这些狭缝由石墨烯、六方氮化硼（hBN）和二硫化钼（MoS2）制成，并且令人惊讶的是，它容许直径大于其自身尺码的离子时有发生渗透。这种尺码排阻研究利于更好地明了相近规模的生物过滤器如水通道蛋白的工作机理，从而有助于开发用以海水脱盐和相关技术的高通量过滤器。对于对流体及其过滤行为感兴趣的科学家来说，可控地制造大小相近小离子和单个水分子的毛细管是一个***但好像遥远的目标。研究人员始终在试图模拟自然时有发生的离子运输系统，但实情验证这是不容易的。用到基准技术和常规材质制造的通道不幸受到材质表面固有粗糙度的限制，其大小一般而言比小离子的水合直径大**少十倍。今年早些时候，NGI开发的石墨烯氧化物衍生膜受到相当大的关注，是新型过滤技术的潜力运动员。石墨烯的发现可以追溯到2004年，由英国曼彻斯特大学的安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫共同发现。

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。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。山东石墨烯地源热泵管材

石墨烯导电浆料中分散有少层石墨烯，可以作为电池正极导电剂。特种石墨烯功能

溶剂热法是指在特制的密闭反应器(高压釜)中，采用有机溶剂作为反应介质，通过将反应体系加热至临界温度(或接近临界温度)，在反应体系中自身产生高压而进行材料制备的一种有效方法。溶剂热法解决了规模化制备石墨烯的问题，同时也带来了电导率很低的负面影响。为解决由此带来的不足，研究者将溶剂热法和氧化还原法相结合制备出了高质量的石墨烯。Dai等发现溶剂热条件下还原氧化石墨烯制备的石墨烯薄膜电阻小于传统条件下制备石墨烯。溶剂热法因高温高压封闭体系下可制备高质量石墨烯的特点越来越受科学家的关注。溶剂热法和其他制备方法的结合将成为石墨烯制备的又一亮点。石墨烯的制备方法还有高温还原、光照还原、外延晶体生长法、微波法、电弧法、电化学法等。笔者在以上基础上提出一种机械法制备纳米石墨烯微片的新方法，并尝试宏量生产石墨烯的研究中取得较好的成果。如何综合运用各种石墨烯制备方法的优势，取长补短，解决石墨烯的难溶解性和不稳定性的问题，完善结构和电性能等是今后研究的热点和难点，也为今后石墨烯的制备与合成开辟新的道路。特种石墨烯功能