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石墨烯发热织物项目可行性研究报告
/ 石墨烯发热织物项目可行性研究报告石墨烯发热织物项目申请报告（用途立项、审批、备案、申请资金、节能评估等）项目可行性研究报告主要用途；报送发改委立项、审批或备案、申请土地、申请国家专项、申请补贴、上市募投、企业工程建设指导、企业节能审查、对外招商合作、环评、安评等。
【报告名称】石墨烯发热织物项目可行性研究报告【关键词】石墨烯发热织物项目投资可行性研究报告【收费标准】根据项目复杂程度等方面进行核定，请致电详细沟通【服务流程】初步洽谈－签订协议－多方面地深入沟通－编制执行－提交初稿－讨论修改－排版印刷－交付客户【完成时间】3-7个工作日【报告格式】电子版格式精美装订印刷版【交付方式】特快专递【报告说明】项目可行性研究报告，简称可研，是在制订生产、基建、科研计划的前期，通过调查研究，分析论证某个建设或改造工程、某种科学研究、某项商务活动切实可行而提出的一种书面材料。
项目可行性研究报告主要是通过对项目的主要内容和配套条件，如市场需求、资源供应、建设规模、工艺路线、设备选型、环境影响、筹措、盈利能力等，从技术、经济、工程等方面进行调查研究和分析比较，并对项目建成以后可
前沿讲座石墨烯研究进展
石墨烯 世界2010年最大的科学笑话？ 是“石墨薄片”获2010世界诺贝尔物理学奖? 获奖理由是说：获奖科学家用小学生使用的铅笔，在纸上涂抹下铅笔芯中的石墨粉，再用胶粘纸，进行反复粘贴，石墨粉变薄，而能创造出天下奇迹。也就是石墨粉越薄，强度越大，强得能超过钢铁100倍？越薄越能耐高温？越薄越有超导电性？而没有任何事实根据支持，竟然获奖。 “石墨薄片”获奖，被推荐和评选为2010世界最大笑的理由是：因为在宇宙间，在世界上找不到，永远也找不到，物质越薄，强度越大，越能耐高温，电阻越小的物质和事实存在,诺贝尔奖又是世界上的大事。而宇宙间有数不尽的大自然机器早已作了上百亿年的试验，证据事实数据堆山塞海。人类也进行了数不尽的物质材料验证实验，事实证据也无处不在。无不说明在地球上，人世间绝对没有，物质越薄强度越大……的物质和事实存在。难道宇宙和人类早已进行了千年，万年……. 的辛苦实验，还不如用铅笔在纸上毫无事实根据的胡乱画圈？而世界顶级的科学家们，则对大自然的事实视而不见，就此胡乱的相信和评选.....，还有我们更多无知的吹捧，难道不是天下的大笑话？如果您不相信可以去自作小学生的实验，去看一看变相批评瑞典皇家科学院，2010年物理学评审委员会的建议文章，就会更明白。当
然还有在自由的环境下，用“石墨诺贝尔笑话奖”这个题目就能看到成千上万的科学精英们，对此问题是怎么说的？又是怎么样去看？
科学家将石墨烯聚光能力提高20倍 据美国物理学家组织网8月30日报道，英国科学家表示，他们对石墨烯的最新研究表明，让石墨烯与金属纳米结构结合可将石墨烯的聚光能力提高20倍，改进后的石墨烯设备有望在未来的高速光子通讯中用作光敏器，让速度为现在几十倍的超高速互联网成为现实。相关研究发表于《自然—通讯》杂志上。 2010年，英国曼彻斯特大学的安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃谢洛夫因在石墨烯研究领域的突出贡献而荣膺诺贝尔奖。现在，他们和剑桥大学科学家做出了这项最新发现，为提高互联网和其他通讯设施的速度铺平了道路。 此前科学家们就发现，将两根紧密排列的金属丝放在石墨烯上方，用光照射于其上会产生电力，这个简单的设备其实是一个基本的太阳能电池。更重要的是，因为石墨烯内的电子拥有高流动性和高速度等独特属性，石墨烯设备处理数据的速度可能是目前最快的互联网光缆的几十倍甚至几百倍。 然而，迄今为止，这些极富应用潜力的设备在实用过程中一直遭遇聚光效率低下这一瓶颈，石墨烯只能吸收照射于其上的3%的光线来产生电力，其余光线全成了“漏网之鱼”。
石墨烯
1.石墨烯（Graphene）的结构石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢状晶格的平面薄膜，是一种只有一个原子层厚度的二维材料。如图1.1所示，石墨烯的原胞由晶格矢量a1和a2定义每个原胞内有两个原子，分别位于A和B的晶格上。C原子外层3个电子通过sp2杂化形成强σ键（蓝），相邻两个键之间的夹角120°，第4个电子为公共，形成弱π键（紫）。石墨烯的碳-碳键长约为0.142nm，每个晶格内有三个σ键，所有碳原子的p轨道均与sp2杂化平面垂直，且以肩并肩的方式形成一个离域π键，其贯穿整个石墨烯。 如图1.2所示，石墨烯是富勒烯（0维）、碳纳米管（1维）、石墨（3维）的基本组成单元，可以被视为无限大的芳香族分子。形象来说，石墨烯是由单层碳原子紧密堆积成的二维蜂巢状的晶格结构，看上去就像由六边形网格构成的平面。每个碳原子通过sp2杂化与周围碳原子构成正六边形，每一个六边形单元实际上类似一个苯环，每一个碳原子都贡献一个未成键的电子，单层石墨烯的厚度仅为0.335nm，约为头发丝直径的二十万分之一。 图 1.1（a）石墨烯中碳原子的成键形式（b）石墨烯的晶体结构。
图1.2石墨烯原子结构图及它形成富勒烯、碳纳米管和石墨示意图石墨烯按照层数划分，大致可分为单层、双层和少数层石墨烯。前两类具有相似的电子谱，均为零带隙结构半导体（价带和导带相较于一点的半金属），具有空穴和电子两种形式的载流子。双层石墨烯又可分为对称双层和不对称双层石墨烯，前者的价带和导带微接触，并没有改变其零带隙结构；而对于后者，其两片石墨烯之间会产生明显的带隙，但是通过设计双栅结构，能使其晶体管呈示出明显的关态。单层石墨烯（Graphene）：指由一层以苯环结构（即六角形蜂巢结构）周期性紧密堆积的碳原子构成的一种二维碳材料。双层石墨烯 （Bilayer or double-layer graphene）：指由两层以苯环结构（即六角形蜂巢结构）周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式（包括AB堆垛，AA堆垛，AA‘堆垛等）堆垛构成的一种二维碳材料。少层石墨烯 （Few-layer or multi-layer graphene）：指由3-10层以苯环结构（即六角形蜂巢结构）周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式（包括ABC堆垛，ABA 堆垛等）堆垛构成的一种二维碳材料。 石墨烯（Graphenes）：是一种二维碳材料，是单层石墨烯、双层石墨烯和少层石墨烯的统称。由于二维晶体在热力学上的不稳定性，所以不管是以自由状态存在或是沉积在基底上的石墨烯都不是完全平整，而是在表面存在本征的微观尺度的褶皱，蒙特卡洛模拟和透射电子显微镜都证明了这一点。这种微观褶皱在横向上的尺度在8~10nm 范围内，纵向尺度大概为0.7~1.0nm。这种三维
石墨烯的合成
合成化学综述论文 ——石墨烯的合成 姓名：常俊玉 学号：1505120528
学院：化学化工学院 班级：应化1204班 时间：2015-4-19 石墨烯合成综述 应化1204 常俊玉1505120528 摘要：由于石墨烯优异的电学、光学、机械性能以及石墨烯广泛的应用前景，自英国曼彻斯特大学物理学教授Geim 等得到了稳定存在的石墨烯以来，掀起对碳材料的又一次研究热潮。这10年来，石墨烯的制备方法上取得了重大进展。本文对石墨烯的机械剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法、有机合成法四种制备方法进行了综述，比较可以发现各种合成方法有其优缺点，实际生产可以根据实际情况选择对应方法。 关键词：石墨烯、机械剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法、有机合成法一.引言 石墨烯是由碳原子通过sp2 杂化，构成的单层蜂窝状二维网格结构。石墨烯是构成其他碳同素异形体的基本单元，它可折叠成富勒烯（零维），卷曲成碳纳米管（一维），堆垛成石墨（三维），如图一所示[1]。石墨烯的理论研究已经有60 多年，当时主要用来为富勒烯和碳纳米管等结构构建模型，没有人认为石墨烯会稳定存在，因为物理学家认为，热力学涨落不允许二维晶体在有限温度下存在。 2004 年，英国曼彻斯特大学物理学教授Geim 等，用胶带反复剥离高定向热解石墨的方法，得到了稳定存在的石墨烯[2]。该发现立即引起了物理学家、化学家和材料学家的广泛关注，掀起了继富勒烯和碳纳米管之后碳材料的又一次研究热潮。由于石墨烯优异的电学、光学和机械性能，以及石墨烯广泛的应用前景，石墨烯的发现者Geim 教授和Novoselov 博士被授予2010 年度诺贝尔物 理学奖。
石墨烯
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 纳米技术课堂报告 课程名称：纳米技术 院系：航天学院微电子科学与技术系班级：21系 设计者：王立刚 学号：14S121034 指导教师：王蔚 哈尔滨工业大学
纳米结构下的石墨烯材料 第一章，纳米小尺寸效应 纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10~100个原子紧密排列在一起的尺度。从尺寸大小来说，通常产生物理化学性质显著变化的细小微粒的尺寸在０.１微米以下，即１００纳米以下。因此，颗粒尺寸在１～１００纳米的微粒称为超微粒材料，也是一种纳米材料。粒度分布均匀、纯度高、极好分散，其比表面高，具有耐高温的惰性，高活性，属活性氧化铝；多孔性；硬度高、尺寸稳定性好，具有较强的表面酸性和一定的表面碱性，被广泛应用作催化剂和催化剂载体等新的绿色化学材料。可广泛应用于各种塑料、橡胶、陶瓷、耐火材料等产品的补强增韧，特别是提高陶瓷的致密性、光洁度、冷热疲劳性、断裂韧性、抗蠕变性能和高分子材料产品的耐磨性能尤为显著。以上这些性能决定了纳米材料在表面效应、小尺寸、量子尺寸效应、量子隧道效应、电子信息领域、航天航空、环保能源等各方面均有应用，尤其是在小尺寸方面的应用。 小尺寸效应：当纳米粒子尺寸与德布罗意波以及超导态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，对于晶体其周期性的边界条件将被破坏，对于非晶态纳米粒子其表面层附近原子密度减小，这些都会导致电、磁、光、声、热力学等性质的变化，这称为小尺寸效应。 第二章，石墨烯的特性 一直以来，科学家们都认为单层的石墨烯是不可能稳定存在的。他们一直都错误地认为，若要用力将石墨烯从石墨上剥离下来的话，那么石墨烯的结构就会被这个力所破坏，而且固体的熔点也会随着粒子厚度的减小而非常快的减小，当粒子的厚度减小到几个原子层厚度的时候，固体就会熔化。另外，在二维晶体中由于内能的存在，原子的振动幅度会变得非常大，因此原子的错位将变得相当的严重，这将导致原子与未与它成键的原子间的距离的大小和与它成键的原子间的距离的大小几乎相同，因此它不能保持单层的结构。 然而2004年，英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃消洛夫在实验室中竟然成功地制备了稳定的石墨烯。这无疑是让世界震惊的，然而他们得到稳定石墨烯的方法却简单到不可思议。他们先通过已经知道的方法得到石墨片，这个石墨片相对而言是非常薄的，再将这个石墨片剥离得到更加薄的石墨薄片，然后用一种特殊的胶带将这个石墨薄片的两面都粘上，再将胶带撕开，这样石墨薄片就会被一分为二，变得更加薄。石墨薄片在这样的不断被剥离
石墨烯简介
石墨烯简介 摘要：在碳材料中，石墨烯具有特殊的单层窝蜂状结构，由于特殊的分子结构，使得石墨烯具有优良的化学和物理性质，例如：超高的比表面积超高的比表面积(2630m2／g)，导电性能(电导率106S／m)，机械性能(杨氏模量有1TPa)等，在高科技领域中展现了巨大的潜力。同时，石墨烯在能源、生物技术、航天航空等领域都展现出宽广的应用前景。但是由于石墨烯片层之间存在范德华力，促使分子层之间易发生团聚，不利于石墨烯的分散，导致电阻率升高和片层厚度增加，无法大规模高质量的制备石墨烯。本文主要介绍石墨烯的结构，性质，制备方法，以及石墨烯在现阶段的应用。 关键词：石墨烯结构性质制备应用 目录 第一部分：石墨烯的结构 第二部分：石墨烯的性质 第三部分：石墨烯的制备方法 第四部分：石墨烯的应用及其前景第五部分：结语
第一部分：石墨烯的结构 严格意义上的石墨烯原子排列与单层石墨的相同，厚度仅有一个原子尺寸，即0．335nm，因此又被称为目前世界上已知的最薄的材料，每个碳原子附近有三个碳原子连接成键，碳．碳键长0.142nm，通过sp2杂化与邻近的三个碳原子成键形成正六边形，连接十分牢固，因此可是称为最坚硬的材料。然后每个正六边形在二维结构平面，不断无限延伸形成了一个巨大的平面多环芳烃[1]，如图1-1所示。2007年，Meryer[2]根据自己的研究发现大多数的石墨烯片层呈现单原子厚度，同时表现出有序的结构，通过透射电镜发现，该片层并非完全平整，表现出粗糙的起伏。也正因为这种褶皱的存在，才使得二维晶体结构能够存在。 图1-1石墨烯的结构构型 第二部分：石墨烯的性质 石墨烯在力学、电学、光学、热学等方面具有优异特性。 力学特性石墨烯中，碳原子之间的连接处于非常柔韧的状态．当被施加外部机械 力时，碳原子面会弯曲变形．碳原子不必重新排列来适应外力，因此保持了结构稳定。石墨烯是人类已知强度最高的材料，比世界上强度最高的钢铁高100多倍。 电学特性石墨烯具有超高的电子迁移率，它的导电性远高于目前任何高温超导材 料。曼彻斯特大学的研究小组在室温下测量了单层石墨烯分子的电子迁移率，发现即使在含有杂质的石墨烯中，电荷的迁移率仍可达10000cm2/(v·s)。2008年，海姆研究小组又证明．电子在石墨烯中的迁移率可以达到前所未有的 200000cm2/(v·s)。不久之后，哥伦比亚大学的博洛京(K．Bolotin)将这个数值再次提高到250 000cm2/(v·s)。而目前晶体管的主要材料——单晶硅的电子迁移率只有1400cm2/(v·s)，高纯度石墨烯的电子迁移率超过单晶硅150倍以上。此外，石墨烯的电子迁移率几乎不随温度变化而变化。 光学特性石墨烯几乎是完全透明的，只吸收大约2．3％的可见光，光透率高达97．7％。石墨烯层的光吸收与层数成比例．数层石墨烯(FLG)样品中的每一层都可以看做二维电子气，受临近层的扰动极小，其在光学上等效为几乎互不作用的单层石墨烯(SLG)的叠加。单层石墨烯在300～2500纳米间的吸收谱平坦，在紫
石墨烯理论(下)
石墨烯理论（下） 刻画拓扑序的拓扑不变量有多种等价表达方式，相对于用哈密顿量计算Berry相位，G. Volovik 提出用Green函数更方便分类拓扑物态（类比于SDW/CDW序的刻画就使用零频Green函数，因为其实际上就等于序参量）。实际上我们目前讨论的简单拓扑绝缘体以及石墨烯等系统的都是还不具有相互作用的自由费米子系统，而包含相互作用后的费米子系统的拓扑不变量再去用简单的Berry联络的陈数就不那么有效地刻画出拓扑序了，这时候用Green函数方法构造拓扑不变量却能很好地推广到相互作用系统中（乃至强关联系统）。对于三维拓扑绝缘体的Dirac哈密顿量 Matsubara Green函数为： ，（为费米 子Matsubara频率） 拓扑荷定义为一个对全动量空间（或Brillouin区）的积分： 对称性算符为，经过冗长的代数运算，最后将积分解析延拓到复平面上 并利用留数定理可推导得到，当 ，这就刻画了拓扑相。设定磁场为正值，存在参数控制的从拓 扑平庸相到非平庸相之间的量子相变，这与指标相同。除这两个取 值外还有临界拓扑相。对于时的自由Dirac费米子，拓扑不变量为 ，取+1时候为正质量，-1 则为负质 量，差值为；其物理上源于带有这两种正负质量的两个系统交界而形成束缚态。在拓扑非平庸相（）与拓扑平庸相（）中间存在的无能隙相态。 在拓扑量子相变临界点，所有这些中间态都是无能隙的，其拓扑不变量如同自由Dirac费米子一样值为+1或者-1。 除了拓扑绝缘体外，反铁磁体系统也存在拓扑非平庸相（如同KT相变），这时产生的不是拓扑边缘态，而是拓扑涡旋激发态——Skyrmions（斯格明子）：
石墨烯的性能与应用
ANYANG INSTITUTE OF TECHNOLOGY 《材料物理》期末论文 石墨烯的性能及应用 学院名称：数理学院 专业班级：应用物理学11-1班 学生姓名：邢俊俊 学号： 201111020026 2014年6月
石墨烯的性能及应用 摘要：石墨烯其貌不扬，其微片看上去就好像是棉花一样的黑色絮状物，可它为什么如此受追捧？答案其实并不复杂。因为它太轻薄了，只有一个原子厚度，却又非常坚硬。除此之外，它还拥有优秀的导热性、极低的电阻率。在轻薄坚固的同时，它还几乎是完全透明的。这些特性让研究者们能够创造出无限的可能性，无怪乎石墨烯横空出世之时业界震惊。 关键词：石墨烯、新材料、物质、科技 Abstract:Graphene does not seem good, its microchip looks like black cotton floc, but why it can be so popular these days? The answer is not complicated. Because it is so thin and only has one atom thick, it is very hard, however. In addition, it has excellent thermal conductivity and low resistivity. It is in strong light while almost completely transparent. These features allow the researchers are able to create infinite possibilities, no wonder when the industry turned out of graphene shocked. Key words: Graphene, new materials, substances, Technology 1、前言： 石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料。是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。石墨烯一直被认为是假设性的结构，无法单独稳定存在，直至2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈?海姆(Andre Geim)和康斯坦丁?诺沃肖洛夫(Konstantin Novoselov)，成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯，而证实它可以单独存在，两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”，共同获得2010年诺贝尔物理学奖。 石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸
石墨烯基础知识简介
1.石墨烯（Graphene）的结构 石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢状晶格的平面薄膜，是一种只有一个原子层厚度的二维材料。如图所示，石墨烯的原胞由晶格矢量a1和a2定义每个原胞内有两个原子，分别位于A和B的晶格上。C原子外层3个电子通过sp2杂化形成强σ键（蓝），相邻两个键之间的夹角120°，第4个电子为公共，形成弱π键（紫）。石墨烯的碳-碳键长约为，每个晶格内有三个σ键，所有碳原子的p轨道均与sp2杂化平面垂直，且以肩并肩的方式形成一个离域π键，其贯穿整个石墨烯。 如图所示，石墨烯是富勒烯（0维）、碳纳米管（1维）、石墨（3维）的基本组成单元，可以被视为无限大的芳香族分子。形象来说，石墨烯是由单层碳原子紧密堆积成的二维蜂巢状的晶格结构，看上去就像由六边形网格构成的平面。每个碳原子通过sp2杂化与周围碳原子构成正六边形，每一个六边形单元实际上类似一个苯环，每一个碳原子都贡献一个未成键的电子，单层石墨烯的厚度仅为，约为头发丝直径的二十万分之一。 图（a）石墨烯中碳原子的成键形式（b）石墨烯的晶体结构。 图石墨烯原子结构图及它形成富勒烯、碳纳米管和石墨示意图石墨烯按照层数划分，大致可分为单层、双层和少数层石墨烯。前两类具有相似的电子谱，均为零带隙结构半导体（价带和导带相较于一点的半金属），具有空穴和电子两种形式的载流子。双层石墨烯又可分为对称双层和不对称双层石墨烯，前者的价带和导带微接触，并没有改变其零带隙结构；而对于后者，其两片石墨烯之间会产生明显的带隙，但是通过设计双栅结构，能使其晶体管呈示出明显的关态。 单层石墨烯（Graphene）：指由一层以苯环结构（即六角形蜂巢结构）周期性紧密堆积的碳原子构成的一种二维碳材料。 双层石墨烯（Bilayer or double-layer graphene）：指由两层以苯环结构
石墨烯研究进展
石墨烯研究进展 李建光 （山东大学化学与化工学院 2009级应用化学专业济南 250100） 摘要石墨烯是目前发现的唯一存在的二维自由态原子晶体，它是构筑零维富勒烯、一维碳纳米管、三维体相石墨等sp2杂化碳的基本结构单元，具有很多奇异的电子及机械性能。自2004年安德烈·海姆(Andre Geim)教授和康斯坦丁·诺沃肖洛夫(Kostya Novoselov) 研究员首次制备出石墨烯以来，石墨烯受到了全世界科学家的广泛关注。
1 前言
碳元素(C)可以说是自然界最为神奇的元素。首先，碳是构成地球上生命体不可或缺的元素，所有的生物体都含有大量的碳元素；其次，碳元素可以构成许多性质奇特的材料，例如，它不仅可以构成已知最为坚硬的物质(金刚石)，也能够形成如石墨这种较软的材料，而完全由碳元素所构成的炭/炭复合材料，是一种可以在2000℃以上使用，甚至可以承受高于3000℃的温度而仍保留很高强度的材料，是目前在惰性气氛中高温力学性能最好的材料。在纳米世界，碳元素的表现也同样令人们吃惊，除了已知的神奇碳纳米管(Carbon Nanotube)、富勒烯(Fullerene)外，2004年，Geim等制备了由碳原子构成的另一类纳米材料——石墨烯(Graphene)，有时也被翻译为单原子层石墨晶体(或单层石墨)。实际上，Graphene正是构成碳纳米管、富勒烯，以至石墨块材等的基本单元(Basic Building Block)，如图 1所示。现在，由碳原子所构成的具有几个原子层(通常小于10层)的晶体也都可称为Graphene。石墨烯的迷人之处不仅在于它神奇的二维结构，还在于它所拥有的独特的物理性质。石墨烯自从被发现以来，引起了很多科学工作者的关注，他们投入大量的热情去挖掘这种新奇材料的特性，至今已发现石墨烯在电、光和磁等方面都具有的许多奇特的性质。 人们常见的石墨是由一层层以蜂窝状有序排列的平面碳原子堆叠而形成的，石墨的层间作用力较弱，很容易互相剥离，形成薄薄的石墨片。当把石墨片剥成单层之后，这种只有一个碳原子厚度的单层就是石墨烯。石墨烯(Graphene)的理论研究已有60多年的历史。石墨烯一直被认为是假设性的结构，无法单独稳定存在，直至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，成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯，而证实它可以单独存在，两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”而共同获得20l0年的诺贝尔物理学奖。
[高分子材料] 石墨烯超导突破!96年小鲜肉一天两登《自然》
2018-03-07 3月6日，《自然》连刊两文报道石墨烯超导重大发现，第一作者均为中国科大10级少年班校友曹原。 2018年3月5日《自然》以背靠背长文形式在网站刊登了重大研究成果，甚至来不及排版，文章还配以第三篇文章作为评述前述成果。这或许是曹原与权威学术期刊《自然》赠给两天后年满40周岁的中国科大少年班的厚礼！ 新创校友基金会与少年班校友会向曹原祝贺他的成果。曹原表示“能做出这个级别的成果我也很激动，以后一定会再接再厉。我很感激母校以及少年班对我的教育和指导，热烈祝贺中国科大少年班成立40年！”。曹原还说“说一下我对师弟师妹的建议吧，如果有志向做实验方向的我建议在本科期间提高自己的动手能力。物理直觉很重要，模电数电和程序设计如果能学好的话对将来 AHAHAGAHAGAGGAGAGGAFFFFAFAF
的实验会有很大帮助。希望师弟师妹们都能到自己的梦校从事理想的研究！” 曹原曾荣获中国科大本科生最高荣誉奖——郭沫若奖，是中国科大-牛津暑期交流项目首批学生，并曾荣获“海外交流奖学金”。这些奖项均由中国科大新创校友基金会资助。新创基金会为过去11年资助激励的曹原、何江（0508郭沫若奖，哈佛毕业典礼首位中国演讲人）等青年才俊深感自豪！ 谁是曹原？老怪眼中的小怪物 曹原近照（来自其Facebook主页）。 曹原，1996年出生，籍贯四川成都。2010年，14岁的曹原从深圳耀华实验学校考入蜚声中外的中国科学技术大学少年班学院，并入选“严济慈物理英才班”。 从中学时代起，曹原即受益于“超常教育”。据当时的媒体报道：曹原2007年到深圳耀华实验学校读书，该校主管超常教育的副校长为朱源。后者曾任教中国科大少年班20多年。曹原用了三年的时间读完小学六年级、初中和高中的课程。高考总分为理科669分。 AHAHAGAHAGAGGAGAGGAFFFFAFAF
石墨烯简介
石墨烯Graphene 一．石墨烯是什么？ 1.关于2010诺贝尔物理学奖 海姆和诺沃肖洛夫他们曾是师生，现在是同事，他们都出生于俄罗斯，都曾在那里学习，也曾一同在荷兰学习和研究，最后他们又一起在 英国于2004年第一次用微机械剥离法( Micromechanical cleavage) 获得石墨烯薄片层制备出了石墨烯。这种神奇材料的诞生使安德烈·海 姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫获得2010年诺贝尔物理学奖。至此，三维 的金刚石、“二维”的石墨、一维的碳纳米管和零维的富勒球（足球烯） 就组成了完整的碳家族体系。 2.石墨烯的结构 所谓石墨烯，它和石墨有着紧密的联系。我们常见的石墨 是由一层层以蜂窝状有序排列的平面碳原子堆叠而形成的， 石墨的层间作用力较弱，很容易互相剥离，形成薄薄的石墨 片。当把石墨片剥成单层之后，这种只有一个碳原子厚度的 单层就是石墨烯。——此即微机械剥离法 单层石墨烯就是指只有一个 C 原子层厚度的石墨，C—C 间依靠共价键相连接而形成蜂窝状结构。完美的石墨烯是理想的六边形晶格组成二维 晶体结构，利用透射电镜（TEM），原子力显微镜（AFM） 研究表明，这些悬浮的石墨烯片层并不是完全平整， 他们表现出物质微观状态下固有的粗糙，表面会出 现几度的起伏，可能正是这些三维的褶皱巧妙的促 使二维晶体结构稳定存在。石墨烯厚度只有 0.335nm，如果我们把20 万片薄膜叠加到一起也只有一根头发丝那么厚。 3.石墨烯的特点及相应的应用 它是已知材料中最薄的一种，并且比钻石还坚硬，强度比世界上最好的钢铁还要高上100倍。eg.如果物理学家们能制取出厚度相当于普通食 品塑料包装袋的（厚度约100纳米）石墨烯，那么需要施加差不多两万牛 的压力才能将其扯断。换句话说，如果用石墨烯制成包装袋，那么它将能 承受大约两吨重的物品。————应用：这种物质不仅可以用来开发制造 出纸片般薄的超轻型飞机材料、制造出超坚韧的防弹衣，甚至能让科学家 梦寐以求的2.3万英里长太空电梯成为现实。 作为单质，它最大的特性是在室温下传递电子的速度比已知导体都快，电 子的运动速度达到了光速的1/300。这使得石墨烯中的电子，或更准确地， 应称为“载荷子”(electric charge carrier)，的性质和相对论性的中微子非常 相似。————应用：1，这是石墨烯作为纳米电子器件最突出的优势， 可使电子工程领域极具吸引力的室温弹道场效应管成为可能、有助于进一 步减小器件开关时间、（石墨烯减小到纳米尺度甚至单个苯环同样保持很 好的稳定性和电学性能）使探索单电子器件成为可能, 它甚至可能是下一 代纳米电子器件的替代品，用它制成的器件体积更小，消耗的能量更低，电子传输速度更快。2.作为半导体装置的材料
石墨烯简介
石墨烯的特性及应用 陶庭兴 （安徽大学物理与材料科学学院安徽合肥230039） 摘要：石墨烯是目前发现的唯一存在的二维自由态原子晶体，自2004年首次被发现以来，由于其特殊的单原子层结构及独特的物理、化学特性，迅速成为目前材料科学与凝聚态物理研究的一个热点。本文介绍了近年对于石墨烯的一些研究进展，包括石墨烯的结构特点及各方面的应用，最后对相关领域的发展前景也做了一定展望。 关键词：石墨烯；碳；迁移率；应用 The characteristics and application of graphene Tao Ting-xing School of Physics & Material Science, Anhui University, Hefei 230039, China Abstract Graphene is the free-standing two-dimensional atomic which was first found in 2004 and has been attracting much attention on the horizon of materians science and condensed-matter physics owing to its special single atomic layer structure and unique physical and chemical properties.In this paper,we introduce the research advances of grphene in recent years, including the structure characteristics and all aspects of the application and so on.In the end, the propects for development of graphene in related areas was also introduced. Keywords graphene ;carbon; migration rate;application； 碳材料是地球上最普遍也是最神奇的一种材料。首先我们知道碳是构成地球上生命体不可或缺的元素，所有的生物都含有大量的碳元素；其次，碳还可以构成许多性质奇特的材料，打个比方，它可以形成世界上最硬的金刚石，也可以形成最软的石墨，这在中学时代我们就已经知晓。然而，碳元素的秘密却远不止如此。 在纳米材料中，碳元素的表现同样令人们惊讶，除了已知的神奇碳纳米管（Carbon Nanotube）和富勒烯（Fullerene）外，还有本篇文章的主题——石墨烯。石墨烯（Graphene）的理论研究已有60多年的历史，它一直被认为是假设性的结构，无法单独稳定存在[1] 。但直到2004年，二维结构石墨烯的发现推翻了“热力学涨落不允许二维晶体在有限温度下自由存在”的认知,震撼了整个物理界，他的发现者——英国曼彻斯特大学的物理学家安德烈·海姆（Andre Geim）和康斯坦丁·诺沃肖洛夫(Konstantin Novoselov)成功地利用胶带剥离高定向石墨的方法[2] 获得真正能够独立存在的二维石墨烯晶。两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”而共同获得2010 年诺贝尔物理学奖。实际上，石墨烯正是构成碳纳米管、富勒烯，以致石墨体材料等的基本单元，如图1所示：
石墨烯的制备及其电化学性能
万方数据
还原制得石墨烯：研究了石墨烯的双电层容量。 １实验 １．１石墨烯的合成 采用改进的Ｈｕｍｍｅｒｓ方法¨０喇备氧化石墨。将２０ｇ５０目石墨粉、１０ｇ过硫酸钾和１０ｇ五氧化二磷加入８０℃的浓硫酸中，搅拌均匀，冷却６ｈ以上，洗涤至中性，干燥。 将干燥后的样品加入０℃、２３０ｍＬ的浓硫酸中，再加入６０ｇ高锰酸钾。混合物的温度保持在２０℃以下，然后在３５℃的油浴中保持２ｈ后，缓慢加入９２０ｍＬ去离子水。１５ｍｉｎ后，再加入２．８Ｌ去离子水（其中含有５０ｍＬ浓度为３０％的双氧水），之后混合物颜色变为亮黄色，趁热抽滤，再用５Ｌ浓度为１０％的盐酸进行洗涤、抽滤、干燥即得到氧化石墨。 将Ｏ．５ｇ氧化石墨放入烧杯中加入２００ｍＬ去离子水，超声ｌｈ，得棕黄色均一透明溶液，成为均匀分散的氧化石墨烯胶体溶液。将获得的溶液放入５００ｍＬ三颈瓶中，水浴８０℃加热，加入５ｇ硼氢化钠还原２ｈ，最后得黑色絮状沉淀，洗涤、抽滤、干燥得到石墨烯粉末。 １．２结构表征 氧化石墨粉末直接同定在样品台上在Ｓ－４８００扫描电子显微镜（ＳＥＭ）下观察。采用Ｍａｌｖｃｎ公司的ＤＴＳ光散射粒径分布仪以动态光散射法测试分散后氧化石墨烯的粒径大小及分布。从分散液中取液滴于样品台上。干燥后用美国ＤＩ公司ＮＡＮＯＳＣＯＰＥ－４型原子力显微镜（ＡＦＭ）对氧化石墨烯结构进行观察和分析。用ＢＥＴ吸附仪测石墨烯的比表面积。 １．３电化学性能测试 取一定量石墨烯，加入３％聚四氟乙烯粘结剂，将混合物置于玛瑙研钵中充分研磨，然后在５ＭＰａ下将混合物压制在泡沫镍上，压制成厚度约为Ｏ．５ｍｍ、直径为１２．０ｍｍ的圆形膜片，干燥后编号称重，按照每片电极的质量计算石墨烯的准确含量。 将两片电极分别作阴极和阳极，聚丙烯微孔膜作为隔膜，使用５ｍｏＦＬ的ＫＯＨ溶液作为电解液组成电容器。 使用上海正方电子仪器厂生产的ＤＣ一５型恒电流电池测试仪和ＺＦ－９循环伏安扫描仪对超级电容器进行了电化学性能测试，控制扫描（充放电）电压在Ｏ～０．９Ｖ。 单电极比电容由下式计算： ｃ＝岩ｖ㈣ ，＂△ＩｌＪ式中：Ｃ为单电极的比电容，Ｆ／ｇ；，为充放电电流，Ａ；Ａｔ为充放电时间，ｓ；ｒｔｌ为单个电极中石墨烯的质量，ｇ；ＡＶ为充放电时间内电压的变化，Ｖ。 ２结果与讨论 ２．１石墨烯的结构与比表面积 图１为用扫描电镜获得的氧化石墨粉末的形貌，表明不经过外力分散的氧化石墨仍然呈同体状态，但已有部分薄层出现，认为在氧化、清洗和干燥过程中导致部分层片剥离，石墨的表面出现明显皱褶，可能是氧化后含氧官能团使层片之 ２０１０．２Ｖ０１．３４Ｎｏ．２ 图１氧化石墨扫描电镜（ＳＥＭ）Ｉ羽像 Ｆｉｇ．１ＳＥＭｉｍａｇｅｓｏｆｇｒａｐｈｉｔｅｏｘｉｄｅ 问的作用力减弱所致。 图２所示为用ＡＦＭ观察的氧化石墨烯形貌，其片层厚度大约为１．０ｎｎａ，片层宽度大约０．４ｇｍ左右。尽管石墨晶体的层间距是０．３３４ｎｎｌ，但考虑到氧化后官能团所占据的体积以及石墨烯与基体及探针之间的作用力没有石墨片层之间大，同时由于单层石墨烯的皱褶起伏，使其在ＡＦＭ下“看”起来比较厚。Ｓｔａｎｋｏｖｉｃｈ认为１．０ｎｎｌ基本就是单层氧化石墨层的厚度【９】。可见氧化石墨烯在水中经过超声分散后可以以单分子层稳定存在。 １７８ Ｄ／１．ｔｍ （－）单片层线扫描；（ｂ）厚度分析 图２氯化石墨烯在ＡＦＭ下的片层结构 Ｆｉｇ．２ＳｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｇｒａｐｈｅｎｅｏｘｉｄｅｌａｙｅｒｓｕｎｄｅｒＡＦＭ激光粒度测试的是粒子在特定视觉上的几何尺寸，只有对球形颗粒才能反应真实尺寸，而氧化石墨烯片层在悬浮液中由于布朗运动会产生翻转，所以粒径分布主要反应的是石墨烯片层与激光束夹角从０。＂－－９０。视角上的几何尺寸，由于石墨烯并非刚性的平面。很容易弯曲和形成皱褶，所以观测到石墨烯厚度的几率是非常低的，基本上反应的是石墨烯单片层或叠加的宽度。图３为氧化石墨烯悬浮液激光粒度分布曲线，可见，片层大部分集中在ｌｏｏ～ｌ０００ｎｍ之间．峰值在４００姗，与ＡＦＭ测试结果基本一致，反映了大多数氧化石墨 烯层片在溶液中能够分散成单片层结构。少部分分布在 万方数据