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石墨烯令人充满遐想与期待你了解神奇材料石墨烯吗?

  • 作者:超级管理员
  • 发布时间:2022-07-14 00:36:31
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  石墨烯令人充满遐想与期待你了解神奇材料石墨烯吗?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。

  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。

  石墨烯(Graphenes):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(Graphene):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(Bilayer or double-layer graphene):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(Few-layer):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(multi-layer graphene):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。

  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。

  石墨烯令人充满遐想与期待,石墨烯的用途广泛,未来可在加速物联网构建方面大显身手,如将石墨烯导电油墨产品应用于柔性电子设备、射频识别标签、柔性显示设备和传感器等。石墨烯还可以做到智能包装,包装袋上即时标注食品保质状况,让人真正体会到便捷、安全和实用。另外,它还将推动海水淡化等技术的发展,并能为新能源汽车提供续航里程更高的电池等。

  石墨烯未来它的发展态势有三种期待,且用三个参比来描述:第一种期待是硅,离开硅就没有了芯片,而信息化社会的主体是芯片;第二种是碳纤维,在某个领域占领市场,像日本东丽公司对碳纤维垄断用于国防;第三种是塑料,已拥有百年发展历程,在人们生活中必不可少。所以,对我们而言,石墨烯发展的最低标准是碳纤维,中端如塑料,最高标准是硅,但这种可能性有多大目前还不知道。返回搜狐,查看更多