1. 首页
  2. 石墨烯新闻

您听说过石墨烯吗?为什么被称为“神奇材料”和“黑金”?

64bec4c7-108b-4771-a22f-2cc693bc0575

海姆和诺沃肖洛夫2004年制备出石墨烯,这是目前世界上最薄的材料,仅有一个碳原子厚。与所有其他已知材料不同的是,石墨烯高度稳定,即使被切成1纳米宽的元件,导电性也很好。此外,石墨烯单电子晶体管可在室温下工作。而作为热导体,石墨烯比目前任何其他材料的导热效果都好。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。

石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性,在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景,被认为是一种未来革命性的材料。石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。

石墨烯具有完美的二维晶体结构,它的晶格是由六个碳原子围成的六边形,厚度为一个原子层碳原子之间由s键连接,结合方式为sp2杂化,这些s键赋予了石墨烯极其优异的力学性质和结构刚性。其硬度比最好的钢铁强100倍,甚至超过钻石。

学术界将石墨烯称为“黑金”“新材料之王”,一克石墨烯卖到5000元,超过黄金价格的15倍。科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”,极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。

石墨烯具有独特的电子能带结构,以独立碳原子为基,将周围碳原子产生的势作为微扰,可以用矩阵的方法计算出石墨烯的能级分布,可以知道石墨烯中电子的有效质量为零,才表现出该材料独特的电学性质。

48ed415e-e59f-4bf1-a6c9-5da9c5631715

石墨烯是一种二维碳材料,是单层石墨烯、双层石墨烯、少层石墨烯和多层石墨烯的统称。

1)单层石墨烯是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。

2)双层石墨烯是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。

3)少层石墨烯是指由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。

4)多层或厚层石墨烯是指厚度在10层以上10nm以下苯环结构(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。

9f4451a8-4dad-4948-a62b-8b24cc95bf37

石墨烯是世上已知的最薄的材料,石墨烯几乎是完全透明的,只吸收2.3%的光,只有0.34纳米厚,十万层石墨烯叠加起来的厚度大概等于一根头发丝的直径,人们用肉眼是看不见它的。

石墨烯是人类已知强度最高的物质,它比钻石还坚硬,强度比世界上最好的钢铁还要高上100倍,它们每100纳米距离上可承受的最大压力竟然达到了2.9微牛左右。这意味着,“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”。

石墨烯是世上电阻率最小的材料,在石墨烯中,电子能够极为高效地迁移,迁移速率仅为光速的三百分之一,远远高出其在硅、铜等传统半导体和导体中的速率。

�A��,

原创文章,作者:华海敏,如若转载,请注明出处:http://www.zgsmx.cn/239.html

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注