石墨烯是一种以碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料。具备低温远红外功能,集***抑菌、抗紫外线。石墨烯独特的二维结构使其对周围的环境非常敏感,是电化学生物传感器的理想材料。由于石墨烯结构的高度稳定性,石墨烯制作的晶体管在接近单个原子的尺度上依首念颂然能稳定地工作。石墨烯具有质量轻、高化学稳定性和高比表面积等优点,使之高裂成为储氢材料的比较好候选者。石墨烯内部碳原子的排列方式与石墨单原子层一样以sp2杂化轨道成键,并有如下的特点:碳原子有4个价电子,其中3个电子生成sp2键,即每个碳原子都贡献一个位于pz轨道上的未成键电子,近邻者郑原子的pz轨道与平面成垂直方向可形成π键,新形成的π键呈半填满状态。研究证实,石墨烯中碳原子的配位数为3,每两个相邻碳原子间的键长为1.42×10-10米,键与键之间的夹角为120°。除了σ键与其他碳原子链接成六角环的蜂窝式层状结构外,每个碳原子的垂直于层平面的pz轨道可以形成贯穿全层的多原子的大π键,因而具有优良的导电和光学性能。石墨烯抗静电阻燃复合材料高氧指数,以及良好的流动性与力学性能。多层石墨烯浆料
石墨烯材料的物理特性优异,还具备很高的强度和韧性,在航空航天电子设备上可以得到运用,石墨烯还具有可以吸收雷达波的特点,应用在隐形战机上会起到很高的提升效果。石墨烯材料在太赫兹雷达中起着十分重要的作用,而太赫兹雷达可以发现隐身战机的身影。大家都知道,美国作为世界***强国,在隐身战机领域的发展处于前列,而隐身战机比较大的特点就是隐身性能十分***,但是在太赫兹雷达面前,这些***的隐身战机都会黯然失色,即便是美国*****的F-35战机,都可能会受到威胁。我国在石墨烯材料方面获得的重大突破,让美国羡慕不已也十分警惕只有自身强大,才不会让自己的国家处于被动。这个重大好消息将会在今年被全面推广应用,成为2020年里我们中国一大科技成就。 制造石墨烯粉体氧化石墨烯(grapheneoxide,GO):一种通过氧化石墨得到的层状材料。
这种石墨烯体材质完整地复制了泡沫金属的构造,石墨烯以无缝连接的方法组成一个全连接的总体,兼具出色的电荷传导能力、850平方米/克的比表面积、%的孔隙率以及5毫克/立方厘米的极低密度。负责该项目的**告知新闻记者,这种方式可控性好,容易放大,通过变动工艺条件可以调控石墨烯的平均层数、石墨烯网络的比表面积、密度和导电性,并且使用基体卷曲的方式他们可制备出170毫米×220毫米及更大面积的石墨烯泡沫材质。基于石墨烯泡沫与众不同的三维网络构造,中科院金属所还使用原位聚合的方式制备出石墨烯泡沫/硅橡胶复合材料,在石墨烯添加量*为%的条件下,复合材料的电导率可达10西门子/厘米,比基于化学氧化剥离法制备的相同添加量的石墨烯复合材料的电导率提高了6个数量级,也大于碳纳米管复合材料的电导率。而且这种复合材料有着很好的柔韧性和稳定性,在弯折和拉伸等条件下*有很小的电阻变化,在应力获释后可很快回复其原有形貌和电阻值,是一种完美的弹性导体材质,这一性能使其在柔性显示器、可穿戴式移动通讯装置和人造肌肤等柔性电子方面兼具空旷的应用前途。在采访终结时**强调,以多孔金属作为生长基体是石墨烯化学气相沉积法发育的一条新思路。
溶剂热法是指在特制的密闭反应器(高压釜)中,采用有机溶剂作为反应介质,通过将反应体系加热至临界温度(或接近临界温度),在反应体系中自身产生高压而进行材料制备的一种有效方法。溶剂热法解决了规模化制备石墨烯的问题,同时也带来了电导率很低的负面影响。为解决由此带来的不足,研究者将溶剂热法和氧化还原法相结合制备出了高质量的石墨烯。Dai等发现溶剂热条件下还原氧化石墨烯制备的石墨烯薄膜电阻小于传统条件下制备石墨烯。溶剂热法因高温高压封闭体系下可制备高质量石墨烯的特点越来越受科学家的关注。溶剂热法和其他制备方法的结合将成为石墨烯制备的又一亮点。石墨烯的制备方法还有高温还原、光照还原、外延晶体生长法、微波法、电弧法、电化学法等。笔者在以上基础上提出一种机械法制备纳米石墨烯微片的新方法,并尝试宏量生产石墨烯的研究中取得较好的成果。如何综合运用各种石墨烯制备方法的优势,取长补短,解决石墨烯的难溶解性和不稳定性的问题,完善结构和电性能等是今后研究的热点和难点,也为今后石墨烯的制备与合成开辟新的道路。石墨烯在室温下的载流子迁移率约为15000cm/(V·s),这一数值超过了硅材料的10倍。
石墨烯的化学结构组成及其物理性能从其化学结构组成上来看,它是由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型(呈蜂巢晶格)的二维碳纳米材料。其次从其物理性能上来看,它具有光学、电学、力学特性一部分列的物理性能,从这也可以表现出它是一种非金属材料,其不具备金属所拥有的性能。石墨烯是蠢脊由碳原子构成的单层片状结构的新材料是已知世界上**薄、**硬的材料,被誉为“黑金”、“新材料***”。石墨烯的厚度可达头发丝的20万分之一,强度是钢的200倍。科学家预言,石墨烯将会是21世纪****重要,要优先集中精力的新材料,市场应用前景不可估量。石墨烯不仅*是电子产品、新能源电池、航空航天领域导致社会的特别要注意关注。石墨烯可以弯曲,石墨烯的理论杨氏模量达1.0TPa,固有的拉伸强度为130GPa。四川石墨烯价格
石墨烯导热性能优异,可制备导热复合材料、散热涂料等。多层石墨烯浆料
氧化-还原法制备成本低廉且容易实现,成为制备石墨烯的比较好方法,而且可以制备稳定的石墨烯悬浮液,解决了石墨烯不易分散的问题。氧化-还原法是指将天然石墨与强酸和强氧化性物质反应生成氧化石墨(GO),经过超声分散制备成氧化石墨烯(单层氧化石墨),加入还原剂去除氧化石墨表面的含氧基团,如羧基、环氧基和羟基,得到石墨烯。氧化-还原法被提出后,以其简单易行的工艺成为实验室制备石墨烯的**简便的方法,得到广大石墨烯研究者的青睐。Ruoff等发现通过加入化学物质例如二甲肼、对苯二酚、硼氢化钠(NaBH4)和液肼等除去氧化石墨烯的含氧基团,就能得到石墨烯。氧化-还原法可以制备稳定的石墨烯悬浮液,解决了石墨烯难以分散在溶剂中的问题。氧化-还原法的缺点是宏量制备容易带来废液污染和制备的石墨烯存在一定的缺陷,例如,五元环、七元环等拓扑缺陷或存在-OH基团的结构缺陷,这些将导致石墨烯部分电学性能的损失,使石墨烯的应用受到限制。 多层石墨烯浆料