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石墨烯
作者: admin 时间:2017-12-07 来源:未知

石墨烯(Graphene)是一種由碳原子以sp2雜化方式形成的蜂窩狀平面薄膜,是一種只有一個原子層厚度的准二維材料,所以又叫做單原子層石墨。英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·蓋姆康斯坦丁·諾沃肖洛夫,用微機械剝離法成功從石墨中分離出石墨烯,因此共同獲得2010年諾貝爾物理學獎。石墨烯常見的粉體生産的方法爲機械剝離法、氧化還原法SiC外延生長法,薄膜生産方法爲化學氣相沈積法CVD)。由于其十分良好的強度、柔韌、導電、導熱、光學特性,在物理學、材料學、電子信息、計算機、航空航天等領域都得到了長足的發展。

作爲目前發現的最薄、強度最大、導電導熱性能最強的一種新型納米材料,石墨烯被稱爲“黑金”,是“新材料之王”,科學家甚至預言石墨烯將“徹底改變21世紀”。極有可能掀起一場席卷全球的顛覆性新技術新産業革命。


石墨烯的化學性質與石墨類似,石墨烯可以吸附並脫附各種原子和分子。當這些原子或分子作爲給體或受體時可以改變石墨烯載流子的濃度,而石墨烯本身卻可以保持很好的導電性。但當吸附其他物質時,如H+和OH-時,會産生一些衍生物,石墨烯的導電性變差,但這並不是産生了新的化合物。可以利用石墨來推測石墨烯的性質。例如石墨烷的生成就是在二維石墨烯的基礎上,每個碳原子多加上一個氫原子,從而使石墨烯中sp2碳原子變成sp3雜化。

氧化性:可與活潑金屬反應,或是在空氣中被氧化

還原性:可被氧化性酸氧化,通過該方法可以將石墨烯裁成小碎片

加成反應:利用石墨烯上的雙鍵,可以通過加成反應,加入需要的基團

穩定性:石墨烯的結構非常穩定,碳碳鍵(carbon-carbon bond)仅为1.42。石墨烯内部的碳原子之间的连接很柔韧,当施加外力于石墨烯时,碳原子面会弯曲变形,使得碳原子不必重新排列来适应外力,从而保持结构稳定。这种稳定的晶格结构使石墨烯具有优秀的导热性。另外,石墨烯中的电子在轨道中移动时,不会因晶格缺陷或引入外来原子而发生散射。由于原子间作用力十分强,在常温下,即使周围碳原子发生挤撞,石墨烯内部电子受到的干扰也非常小。

 


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