石墨烯是什麽？

石墨烯是什麽？

石墨烯是目前我國非金（jīn）屬礦物質（zhì）產品行業最為（wéi）關注的，也是我國科研機構近幾年重點研發的項目之一。從事石墨行業6年的我（wǒ），也不是很清楚石墨烯的特性和特（tè）點，隻是知（zhī）道石墨烯目前搜（sōu）索量很大（dà），我是專（zhuān）業經營石墨產品（pǐn）的，心想多少也要（yào）了解一（yī）下吧，於是就在百度百科上看到很詳細的描述，現在就我對石墨烯的了解和認識和大家分享交流
石墨烯（xī）（Graphene）是一（yī）種（zhǒng）由碳原子構成的單層片狀結構的新材料。
是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六（liù）角型呈蜂（fēng）巢晶格的（de）平麵薄膜，隻有一個碳原子厚度（dù）的二維材（cái）料[1]。石墨烯一直被認為是假設性的結構，無法單獨穩定（dìng）存在[1]，直至2004年，英國曼（màn）徹斯特大學物理學家安德烈·海姆和（hé）康斯坦丁·諾（nuò）沃肖洛夫，成功地在實（shí）驗中（zhōng）從（cóng）石墨中分離出石墨烯，而證實它可以單獨存在，兩人也因“在二（èr）維石（shí）墨烯材料的開創性實（shí）驗”為由，共同獲得2010年諾貝爾物理學獎
石墨烯另一個特性，是能夠在常溫下觀察到量（liàng）子霍爾效應（yīng）。

石墨烯目前是世上最薄卻（què）也是最堅硬的納米材（cái）料[3] ，它幾乎是完全透明的，隻吸（xī）收2.3%的光"[4]；導熱係數高達5300 W/m·K，高於碳納米管和金剛石，常溫下其電（diàn）子遷（qiān）移率*超過15000 cm2/V·s，又比納米碳（tàn）管或矽晶體*高，而電阻率隻約10-6 Ω·cm，比銅或銀更低（dī），為目前世上電阻（zǔ）率（lǜ）最小的材料[1]。因（yīn）為它的電阻率極低，電子（zǐ）遷移的速度極快（kuài），因此被期待（dài）可用來發展出更薄、導電速度更快的新（xīn）一代電子元件或晶（jīng）體管。由於石墨烯實質上是（shì）一種透明、良好的導體，也適合用來製造透明觸控屏（píng）幕、光板、甚至是太（tài）陽能電池。
石墨烯的結構非（fēi）常穩定，碳碳鍵（carbon-carbon bond）僅為1.42Å。石墨烯內部的碳原子之間的連接很柔韌，當施加外力於石墨烯時（shí），碳原子麵會彎曲變形，使得碳原子不必重新排列來適應外（wài）力，從而（ér）保持結構穩定。這種穩定的晶格結構使（shǐ）石墨烯具有優秀的導（dǎo）熱性。另外，石（shí）墨烯中的電子在（zài）軌（guǐ）道中（zhōng）移動時（shí），不會因晶格缺陷或引入外來原子而發生散射（shè）。由於原子間作用力十分強（qiáng），在常溫下（xià），即使周圍碳原子發（fā）生擠撞，石墨烯內部電（diàn）子受到的幹擾也非常小。
　　石（shí）墨烯的碳原子排列與石（shí）墨的單原子層雷（léi）同，是碳原子以sp2混成軌域呈（chéng）蜂巢晶格(honeycomb crystal lattice)排列構成的（de）單層二維晶（jīng）體。石墨烯可想像（xiàng）為由碳原子和其共價鍵所形成的原（yuán）子尺寸網。石墨烯的命名來自英文的graphite(石墨) + -ene(烯類結尾)。石墨烯被認為是平麵多環芳香烴原子晶體。

石墨烯（xī）的問世引起了全世界的研究熱（rè）潮。它是已知材（cái）料中最薄的一種，質料非常（cháng）牢固堅硬，在室溫狀況，傳遞電子的速度比已知導體都快。石墨烯的原子尺寸結構非（fēi）常特殊，必須用量子場論才能描繪。 　　石墨（mò）烯是一種二維晶體，最大的特性是其中（zhōng）電子的運動速（sù）度達到了（le）光速的（de）1/300，遠（yuǎn）遠超過了電子在一般導體中的運動速度。這使（shǐ）得石墨烯中的電子，或更準確地，應稱（chēng）為“載荷子”(electric charge carrier)，的性（xìng）質和相對論性（xìng）的中微子非常相似。人們常見的石墨是由一層層以蜂窩狀有序排列的平麵碳原子（zǐ）堆疊而形成的（de），石墨的層（céng）間作用力較弱，很容易互相剝離（lí），形成薄薄的石墨片。當把石墨片剝成單層之後，這種隻有一個碳原子厚度的單層就是石墨烯。
　　 　　石墨（mò）烯是構成（chéng）下列碳同素異（yì）形體的基本單元：石墨（mò），木炭，碳納米管和富勒烯。完美的石墨烯是二維的，它隻包括六邊形(等角六邊形); 如果有五邊形和七邊形存在（zài），則會（huì）構成石墨（mò）烯的缺陷。12個五角形石墨烯會共同形成富勒烯（xī）。
　　石墨烯卷（juàn）成圓桶形可以用（yòng）為碳納米管；另外石墨烯（xī）還被做成彈道晶體管（ballistic transistor）並且吸引了大批科學家（jiā）的（de）興趣 。在2006年3月，佐（zuǒ）治亞理工學院研（yán）究員宣布（bù）, 他們成功地製造了石墨烯平麵場效應晶體管，並觀測到了量子幹涉效（xiào）應（yīng），並（bìng）基於此結果，研（yán）究出以石墨烯為基材的電路.
　　
[1]發展簡史（shǐ）。第一（yī）：石墨烯是迄今為止世界上強度（dù）最大的材料，據測算如果用石墨烯製成厚度相當於普通食品塑料包裝袋厚度的薄（báo）膜（厚度約100 納米），那麽它將能承受大約兩（liǎng）噸重物品的壓力，而（ér）不至於斷（duàn）裂；第二：石墨烯是世界上導電性最（zuì）好的材料，電（diàn）子在其中的運動速度達到了光速的1/300，遠遠超過了電（diàn）子在一般導（dǎo）體中的運動速度。 石墨烯的應用範（fàn）圍廣闊。根據石墨（mò）烯超薄（báo），強度超大的特性，石墨烯可被廣泛應用於各領域（yù），比如超輕防彈衣，超（chāo）薄超輕型飛機材料等。根據其優異的導電性，使它在微電子領域也具有巨大的應用潛力（lì）。石墨烯有（yǒu）可能會成為矽的替代品，製造超微型（xíng）晶體管，用來生產未來的超級計算機，碳元素更高的電子遷移率可以（yǐ）使未來的計算機獲得更高（gāo）的（de）速度。另外石墨烯材（cái）料還是一種優良（liáng）的改性劑，在新能源領域如超級電（diàn）容器、鋰離子電池方麵，由於其高傳導性、高比表麵積，可適（shì）用於作（zuò）為電極材料（liào）助（zhù）劑　石墨烯出（chū）現在實驗室中是在2004年，當時（shí），英國曼徹斯特大學的兩位科學家安德烈（liè）·傑姆和克斯特亞·諾沃消洛夫發現他們能用一種非常簡單的方法得到越來越薄的石墨薄片。他們（men）從石墨中剝（bāo）離出石墨片，然後將薄片的兩（liǎng）麵粘（zhān）在一種特（tè）殊的膠帶上，撕（sī）開膠帶，就能把石墨片一分為二。不斷地這樣（yàng）操作，於是薄片越來越薄，最後，他們得到了（le）僅由一層碳原（yuán）子構成的薄片，這就是石墨（mò）烯（xī）。這以（yǐ）後，製備石（shí）墨烯的新方法層出不窮，經過5年的發展，人們（men）發現，將石墨烯帶入工業化生產的領域已為時（shí）不遠（yuǎn）了。 因此，兩人在2010年（nián）獲得諾貝（bèi）爾物（wù）理學獎。
　　石（shí）墨烯的出現在科學界激起了巨大的波瀾，人們發現，石墨烯具有（yǒu）非同尋常的導電性能（néng）、超出鋼鐵數十（shí）倍的強度和極好的透光性，它的出現有望在現代（dài）電子科技領域引（yǐn）發一輪革命。在石墨烯中，電子（zǐ）能夠極為高效地遷移（yí），而傳統的半導體和導體，例（lì）如矽和銅遠沒有石墨烯表現得好。由於電子和原子的碰撞，傳統的半導（dǎo）體（tǐ）和導體用熱（rè）的（de）形式釋放了（le）一些能量，目前一般的電腦芯片以這種方式浪費了70%-80%的電能，石墨烯（xī）則不同，它的電子能量不會（huì）被損耗，這使它具有了非（fēi）同尋常的優良特性。

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