石墨烯资料

定义：石墨烯（Graphene）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。石墨烯是人们发现的第一种由单层原子构成的材料。

发现者：安德烈·海姆(Andre Geim)和康斯坦丁·诺沃肖洛夫(Konstantin Novoselov)

化学之最：最薄、最坚硬的纳米材料，电阻率最小的材料

石墨烯用途：1、制造下一代超级计算机。石墨烯是目前已知导电性能最好的材料，这种特性尤其适合于高频电路，石墨烯将是硅的替代品，可用来生产未来的超级计算机，使电脑运行速度更快、能耗降低。

2、制造“太空电梯”的缆线。科学家幻想将来太空卫星要用缆线与地面联接起来，那时卫星就成了有线的风筝，科学家现在终于找到了可以制造这种太空缆线的特殊材料，这就是石墨烯。

3、可作为液晶显示材料。石墨烯是一种“透明”的导体，可以用来替代现在的液晶显示材料，用于生产下一代电脑、电视、手机的显示屏。

4、制造新一代太阳能电池。石墨烯透明导电膜对于包括中远红外线在内的所有红外线的高透明性，是转换效率非常高的新一代太阳能电池最理想材料。

5、制造光子传感器。去年10月，IBM的一个研究小组首次展示了他们研制的石墨烯光电探测器。

6、制造医用消毒品和食品包装。中国科研人员发现细菌的细胞在石墨烯上无法生长，而人类细胞却不会受损。利用石墨烯的这一特性可以制作绷带，食品包装，也可生产抗菌服装、床上用品等。

7、创制“新型超强材料”。石墨烯与塑料复合，可以凭借韧性，兼具超薄、超柔和超轻特性，是下一代新型塑料。

8、石墨烯适合制作透明触摸屏、透光板。

9、制造晶体管集成电路。石墨烯可取代硅成为下一代超高频率晶体管的基础材料，而广泛应用于高性能集成电路和新型纳米电子器件中。

10、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，具有军事用途

物理性质:电子迁移率15000cm2/(v s)

杨氏模量1100GPa

断裂强度130GPa

导热系数5000W/(m K)

理论比表面积2630m2/g

可见光透过率≥97%

知识补充：

电子迁移率（electron mobility）是指在外电场作用下液态介质内的电子受到加速而迁移，称电子迁移。迁移率(单位场强下的电子迁移速率)是沿着外电场施加于电子上的作用力方向，通常小于无规热运动速率，其大小由介质阻碍与外场加速间达到的平衡来确定，是一个平均速率。单位：cm2/vs，反应电子在单位电压下运动快慢

杨氏模量是描述固体材料抵抗形变能力的物理量。一条长度为L、截面积为S的金属丝在力F作用下伸长ΔL。F/S叫应力，其物理意义是金属丝单位截面积所受到的力；ΔL/L叫应变，其物理意义是金属丝单位长度所对应的伸长量。应力与应变的比叫弹性模量。

可见光透过率是指可见光投射到物体上面透过物体的辐射能与投射到物体上的总辐射能之比，称为该物体的透过率。

断裂强度是指断裂强度（breaking strength或者Break load），是指材料发生断裂时的最大应力与断裂横截面积的比值。在岩土试样的直径方向上施加成线性荷载，当试样达到破坏时的强度。

导热系数是指导热系数是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1度（K,℃），在1小时内，通过1平方米面积传递的热量，单位为瓦/米·度（W/m·K，此处为K 可用℃代替）。

理论比表面积是指单位质量物料所具有的总面积。

制备方式：机械剥离法——用胶带粘到石墨上，手工把石墨烯剥下来。（别笑，2004年诺沃肖洛夫他们就是这么制备出石墨烯的）。

液相剥离法：把石墨或者类似的含碳材料放进表面张力超高的液体里，然后超声轰炸把石墨烯雪花炸下来。

化学气相沉积法：让含碳的气体在铜表面上冷凝，形成的石墨烯薄层再剥下来。

直接生长法，在两层硅中间直接设法长出一层石墨烯来。

化学氧化还原法，靠氧原子的插入把石墨片层分离。

但是，迄今为止还没有真的能适合工业化大规模推广生产的技术。

注释：

这些办法为什么做不出高质量的石墨烯？

举个例子。虽然一片石墨烯的中央部分是完美的六元环，但在边缘部分往往会被打乱，成为五元或七元环。这看起来没啥大不了的，但是化学气相沉积法产生的“一片”石墨烯并不真的是完整的、从一点上生长出来的一片。它其实是多个点同时生长产生的“多晶”，而没有办法能保证这多个点长出来的小片都能完整对齐。于是，这些畸形环不但分布在边缘，还存在于每“一片”这样做出来的石墨烯内部，成为结构弱点、容易断裂。更糟糕的是，石墨烯的这种断裂点不像多晶金属那样会自我愈合，而很可能要一直延伸下去。结果是整个石墨烯的强度要减半。