簡(jiǎn)述石墨烯PPT

1、石墨烯化學(xué)一班謝媛媛201410900011石墨烯（Graphene）是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個(gè)碳原子厚度的二維材料。石墨烯一直被認(rèn)為是假設(shè)性的結(jié)構(gòu)，無法單獨(dú)穩(wěn)定存在，直至2004年，英國(guó)曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈海姆和康斯坦丁諾沃肖洛夫，成功地在實(shí)驗(yàn)中從石墨中分離出石墨烯，而證實(shí)它可以單獨(dú)存在，兩人也因“在二維石墨烯材料的開創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)”為由，共同獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)組成石墨烯是由碳六元環(huán)組成的兩維(2D)周期蜂窩狀點(diǎn)陣結(jié)構(gòu), 它可以翹曲成零維(0D)的富勒烯(fullerene),卷成一維(1D)的碳納米管(carbon nan

2、o-tube, CNT)或者堆垛成三維(3D)的石墨(graphite), 因此石墨烯是構(gòu)成其他石墨材料的基本單元。石墨烯的基本結(jié)構(gòu)單元為有機(jī)材料中最穩(wěn)定的苯六元環(huán), 是目前最理想的二維納米材料.。理想的石墨烯結(jié)構(gòu)是平面六邊形點(diǎn)陣，可以看作是一層被剝離的石墨分子，每個(gè)碳原子均為sp2雜化，并貢獻(xiàn)剩余一個(gè)p軌道上的電子形成大鍵，電子可以自由移動(dòng)，賦予石墨烯良好的導(dǎo)電性。二維石墨烯結(jié)構(gòu)可以看是形成所有sp2雜化碳質(zhì)材料的基本組成單元。性質(zhì)性質(zhì)電子運(yùn)輸電子運(yùn)輸 石墨烯表現(xiàn)出了異常的整數(shù)量子霍爾行為。其霍爾電導(dǎo) 為量子電導(dǎo)的奇數(shù)倍，且可以在室溫下觀測(cè)到。這個(gè)行為已被科學(xué)家解釋為“電子在石墨烯里遵守相對(duì)

3、論量子力學(xué)，沒有靜質(zhì)量”。導(dǎo)電性導(dǎo)電性 石墨烯最大的特性是其中電子的運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到了光速的1/300，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了電子在一般導(dǎo)體中的運(yùn)動(dòng)速度。這使得石墨烯中的電子，或更準(zhǔn)確地，應(yīng)稱為“載荷子”的性質(zhì)和相對(duì)論性的中微子非常相似。 機(jī)械特性機(jī)械特性 在石墨烯樣品微粒開始碎裂前，它們每100納米距離上可承受的最大壓力居然達(dá)到了大約2.9微牛。據(jù)科學(xué)家測(cè)算，這一結(jié)果相當(dāng)于要施加55牛頓的壓力才能使1微米長(zhǎng)的石墨烯斷裂。電子相互作用電子相互作用 利用世界上最強(qiáng)大的人造輻射源，美國(guó)加州大學(xué)、哥倫比亞大學(xué)和勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)了石墨烯特性新秘密：石墨烯中電子間以及電子與蜂窩狀柵格間均存在著強(qiáng)烈的

4、相互作用。用途用途代替硅生產(chǎn)超級(jí)計(jì)算器石墨烯電池石墨烯涂料夜視隱形眼鏡代替硅生產(chǎn)超級(jí)計(jì)算器代替硅生產(chǎn)超級(jí)計(jì)算器科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，石墨烯還是目前已知導(dǎo)電性能最出色的材料。石墨烯的這種特性尤其適合于高頻電路。高頻電路是現(xiàn)代電子工業(yè)的領(lǐng)頭羊，一些電子設(shè)備，例如手機(jī)，由于工程師們正在設(shè)法將越來越多的信息填充在信號(hào)中，它們被要求使用越來越高的頻率，然而手機(jī)的工作頻率越高，熱量也越高，于是，高頻的提升便受到很大的限制。由于石墨烯的出現(xiàn)，高頻提升的發(fā)展前景似乎變得無限廣闊了。 這使它在微電子領(lǐng)域也具有巨大的應(yīng)用潛力。研究人員甚至將石墨烯看作是硅的替代品，能用來生產(chǎn)未來的超級(jí)計(jì)算機(jī)。石墨烯電池石墨烯電池讓生產(chǎn)廠家放

5、棄生產(chǎn)電動(dòng)交通工具的主要原因就是電池電量的問題。該行業(yè)要求增加電池的效力和持續(xù)時(shí)間，以減少充電時(shí)間。這個(gè)令人頭痛的問題馬上就能得到解決。西班牙Graphenano公司（一家以工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)石墨烯的公司）同西班牙科爾多瓦大學(xué)合作研究出了首例石墨烯聚合材料電池。一個(gè)鋰電池（以最先進(jìn)的為準(zhǔn)）的比能量數(shù)值為180wh/kg,而一個(gè)石墨烯電池的比能量則超過600 wh/kg。也就是說，它的儲(chǔ)電量是目前市場(chǎng)上最好的產(chǎn)品的三倍。這種電池的壽命也很長(zhǎng)，它的使用壽命是傳統(tǒng)氫化電池的四倍，是鋰電池的兩倍。用它來提供電力的電動(dòng)車最多能行駛1000千米。而將它充滿電只需要不到八分鐘的時(shí)間。石墨烯涂料石墨烯涂料濟(jì)南墨希與

6、西班牙研發(fā)中心共同研發(fā)出全球首例石墨烯礦物涂料Graphenstone格芬石墨烯礦物涂料，格芬石墨烯礦物涂料中添加的石墨烯納米纖維會(huì)在涂料中形成納米網(wǎng)狀架構(gòu)，賦予其天然成分所不具備的堅(jiān)實(shí)性和牢固的骨架，涂料的附著力更加牢固，更具有超耐久性，使得涂料耐擦洗，抗裂紋；同時(shí)對(duì)損壞砂漿的大氣侵蝕因素形成一道不可逾越的屏障，在極端條件下，依然可以發(fā)揮其優(yōu)良的性能，不會(huì)產(chǎn)生龜裂；由于石墨烯為優(yōu)良熱導(dǎo)體，散射99%紅外線和85%的紫外線，可以達(dá)成節(jié)能降耗、保溫隔熱的功能。夜視隱形眼鏡夜視隱形眼鏡據(jù)英國(guó)每日郵報(bào)報(bào)道，研究人員最新研制一種智能隱形眼鏡，使佩戴者具有“紅外夜視”能力。研究小組稱，在鏡片之間夾入石墨烯，能夠建造一種具有捕捉可見光和紅外線能力的傳感器?，F(xiàn)已建造一個(gè)比手指甲更小的原型，專家稱未來將這種智能隱形眼鏡應(yīng)用于士兵，以及需要黑暗中