石墨烯開啟了二維材料世界的大門

石墨烯開啟了二維材料世界的大（dà）門
來源：東莞市（shì）捷誠石墨製品有限公司 發布（bù）時間：2018-12-08 點擊次數：204


烯烴具有豐富的塑性，並且可以卷曲成（chéng）圓（yuán）柱狀以形成一維碳納米管。它們也可以（yǐ）製成球形或橢球（qiú）形，以獲得零維富勒烯。

其中一位發現者，曼徹斯特大學教（jiāo）授安德烈·海姆（mǔ），最近（jìn）在2016年中國國際石墨烯創新大會上（shàng）告訴（sù）公眾，在獲得2010年諾貝爾物理學獎後，他仍然（rán）花費了90%的時間在實驗室做基礎（chǔ）研究。在他的演（yǎn）講中（zhōng）迸發出的積極思考令人耳目一新。

長期以來，人們（men）對（duì）二維晶（jīng）體結構知之甚少（shǎo）。二維晶體以平麵形式存在，好像被稀釋（shì）到原（yuán）子層厚度一樣。根據傳統理論，準二維（wéi）晶體結構在自然界中由於熱而不能找到。直到2004年，Andreheim和他的同事Constantinovorsholov首次成（chéng）功（gōng）地從高取向熱解石墨中分離出單層石墨烯。證明了二維材料在常溫常壓下可以（yǐ）穩定存在。

可以說，石墨烯的發現打開了二維材料世界的大門。海姆指出，石墨烯不是唯一的二維材料。還有許多其他具有特殊性能的二維材（cái）料在某些應用中可能表現得更（gèng）好。除了石墨烯，還有許多類似於（yú）石墨（mò）烯的材料值得探索。

例如，磷烯是由從黑磷中剝離的有序磷原子組成的單片材料，它的一些特（tè）性可以應用於許多領域，而且，黑磷的非線性光學特性已經被（bèi）許多機構證明（míng）能夠生產。E是（shì）超快的，有望在不久的將來成為第二個石墨烯。

矽是一種僅具有一層原子厚度的材料，可以在銀表麵生長。它具有與石（shí）墨烯相似的一些（xiē）材料特性，但也具有更加優異的特性，包括較低的對稱基團（tuán）和更強的自旋耦合。石墨烯。

對於石墨烯，研究人員可以在其原子層上進行各種拚接，就像孩子（zǐ）們（men）在玩樂高積木一樣。例如，石（shí）墨烯（xī）層層疊疊形成三維石墨；石墨（mò）烯卷曲成圓柱體成為一維碳納米管；石（shí）墨烯製成石墨烯可（kě）作（zuò）為其它碳材料（liào）的結構基礎。

海姆指出（chū），石墨烯與其他材料的（de）人工結合，以及在幾周（zhōu）內通過混合原子（zǐ）設計出複雜的結構（gòu），將使石墨烯更加（jiā）神奇，在此基礎上，對這些材料的不（bú）同性質進行了深入的研究。可以稱為石（shí）墨烯3。

例如（rú），以石墨烯為原料製備納米複合材料擴大（dà）了石墨烯的（de）應用範圍，目前製備石墨烯的方法主要有三種：表麵改性或元素摻雜，在不同的溶劑中形成穩定的（de）分散體係；負載型或無機納米粒子如金屬（shǔ）氧化物，在（zài）催化（huà）、生物傳感器等領域有（yǒu）著（zhe）廣泛的應用，而石墨烯、聚合物等則具有優異的（de）性能。

當然，在（zài）石墨烯（xī）複合材料的研究中還存（cún）在許多問題和（hé）挑戰，如石墨烯與無機納米粒子的相互作用機理、與聚（jù）合物的相容性、複合材料的發展和深入（rù）應（yīng）用等。

在製備石墨烯的過程中，人們往往把注意（yì）力（lì）集（jí）中在石墨烯（xī）上，而海姆的研究小（xiǎo）組並沒有忽視對通常（cháng）剝離（lí）單層石墨烯後丟棄的材料的研究。

海姆說：放大後的石墨塊晶體是二維真空區，有許多超（chāo）細（xì）結構形狀，大約15納米。當我們測試（shì）水的傳輸時（shí），我們驚（jīng）訝（yà）地發現，當（dāng）水通過超（chāo）細毛細管時，它幾乎是屏障。無摩擦，速度達1m/s，壁麵光滑，水滑（huá）行（háng）較遠。

海姆的（de）研究小組解釋（shì）說，這是一個全（quán）新的納米級（jí）係統，其毛細管的精確度是不可想象的。更重要的是，這些超細毛（máo）細管可以用來製備各種材料，不僅可以控製毛細管的（de）大小，還可以調節性能。這（zhè）些材（cái）料有望用於（yú）新的過濾、海水淡化和氣體分（fèn）離技（jì）術。

海（hǎi）姆補充（chōng）說，在基礎石墨烯研究中，許多科學發現是（shì）令人驚訝的，使新材料有用是很酷的，而且有（yǒu）無數的可能需要探索的研究和開（kāi）發。這樣的研究深深地影響著我們。

毫（háo）無疑問，石墨烯的（de）發現為研（yán）究者提供了一個充滿魅力（lì）和想象力的研究（jiū）對象，學（xué）習如何與石墨烯之父（fù）進行基礎研究可以說是不斷刷新創新的視野（yě）。將在許多（duō）領（lǐng）域（yù）帶來顛覆性的變化。

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