什麼是石墨烯,請問 什麼是石墨烯?

時間 2022-08-22 07:07:01

1樓:匿名使用者

石墨烯(graphene)的命名來自英文的graphite(石墨) + -e石墨烯ne(烯類結尾)。它一直被認為是假設性的結構,無法單獨穩定存在。2004年,英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫,成功地在實驗中從石墨中分離出石墨烯,而證實它可以單獨存在,兩人也因「在二維石墨烯材料的開創性實驗」為由,共同獲得2010年諾貝爾物理學獎。

石墨烯是世上最薄也是最堅硬的奈米材料 ,它幾乎是完全透明的,只吸收2.3%的光;導熱係數高達5300 w/(m·k),高於碳奈米管和金剛石,常溫下其電子遷移率超過15 000 cm2 /(v·s),又比奈米碳管或矽晶體高,而電阻率只約10-6 ω·cm,比銅或銀更低,為世上電阻率最小的材料。因為它的電阻率極低,電子跑的速度極快,因此被期待可用來發展出更薄、導電速度更快的新一代電子元件或電晶體。

由於石墨烯實質上是一種透明、良好的導體,也適合用來製造透明觸控螢幕、光板,甚至是太陽能電池。

石墨烯的碳原子排列與石墨的單原子層雷同[4],是碳原子以sp2混成軌域呈蜂巢晶格(honeycomb crystal lattice)排列構成的單層二維晶體。石墨烯可想像為由碳原子和其共價鍵所形成的原子尺寸網。石墨烯的命名來自英文的graphite(石墨) + -ene(烯類結尾)。

石墨烯被認為是平面多環芳香烴原子晶體。  石墨烯的結構非常穩定,碳碳鍵(carbon-carbon bond)僅為1.42å。

石墨烯內部的碳原子之間的連線很柔韌,當施加外力於石墨烯時,碳原子面會彎曲變形,使得碳原子不必重新排列來適應外力,從而保持結構穩定。這種穩定的晶格結構使石墨烯具有優秀的導熱性。另外,石墨烯中的電子在軌道中移動時,不會因晶格缺陷或引入外來原子而發生散射。

由於原子間作用力十分強,在常溫下,即使周圍碳原子發生擠撞,石墨烯內部電子受到的干擾也非常小。

石墨烯是構成下列碳同素異形體的基本單元:石墨,木炭,碳奈米管和富勒烯。完美的石墨烯是二維的,它只包括六邊形(等角六邊形); 如果有五邊形和七邊形存在,則會構成石墨烯的缺陷。

12個五角形石墨烯會共同形成富勒烯。

石墨烯卷成圓桶形可以用為碳奈米管;另外石墨烯還被做成彈道電晶體(ballistic transistor)並且吸引了大批科學家的興趣 。在2006年3月,喬治亞理工學院研究員宣布, 他們成功地製造了石墨烯平面場效應電晶體,並觀測到了量子干涉效應,並基於此結果,研究出以石墨烯為基材的電路.

石墨烯的問世引起了全世界的研究熱潮。它是已知材料中最薄的一種,質料非常牢固堅硬,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常特殊,必須用量子場論才能描繪。

石墨烯是一種二維晶體,最大的特性是其中電子的運動速度達到了光速的1/300,遠遠超過了電子在一般導體中的運動速度。這使得石墨烯中的電子,或更準確地,應稱為「載荷子」(electric charge carrier),的性質和相對論性的中微子非常相似。人們常見的石墨是由一層層以蜂窩狀有序排列的平面碳原子堆疊而形成的,石墨的層間作用力較弱,很容易互相剝離,形成薄薄的石墨片。

當把石墨片剝成單層之後,這種只有乙個碳原子厚度的單層就是石墨烯。 發展簡史。第一:

石墨烯是迄今為止世界上強度最大的材料,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膜(厚度約100 奈米),那麼它將能承受大約兩噸重物品的壓力,而不至於斷裂;第二:石墨烯是世界上導電性最好的材料,電子在其中的運動速度達到了光速的1/300,遠遠超過了石墨烯電子在一般導體中的運動速度。 石墨烯的應用範圍廣闊。

根據石墨烯超薄,強度超大的特性,石墨烯可被廣泛應用於各領域,比如超輕防彈衣,超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。石墨烯有可能會成為矽的替代品,製造超微型電晶體,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使未來的計算機獲得更高的速度。

另外石墨烯材料還是一種優良的改性劑,在新能源領域如超級電容器、鋰離子電池方面,由於其高傳導性、高比表面積,可適用於作為電極材料助劑 石墨烯出現在實驗室中是在2004年,當時,英國曼徹斯特大學的兩位科學家安德烈·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。他們從石墨中剝離出石墨片,然後將薄片的兩面粘在一種特殊的膠帶上,撕開膠帶,就能把石墨片一分為二。不斷地這樣操作,於是薄片越來越薄,最後,他們得到了僅由一層碳原子構成的薄片,這就是石墨烯。

這以後,製備石墨烯的新方法層出不窮,經過5年的發展,人們發現,將石墨烯帶入工業化生產的領域已為時不遠了。 因此,兩人在2010年獲得諾貝爾物理學獎。

石墨烯的出現在科學界激起了巨大的波瀾,人們發現,石墨烯具有非同尋常的導電性能、超出鋼鐵數十倍的強度和極好的透光性,它的出現有望在現代電子科技領域引發一輪革命。在石墨烯中,電子能夠極為高效地遷移,而傳統的半導體和導體,例如矽和銅遠沒有石墨烯表現得好。由於電子和原子的碰撞,傳統的半導體和導體用熱的形式釋放了一些能量,目前一般的電腦晶元以這種方式浪費了72%-81%的電能,石墨烯則不同,它的電子能量不會被損耗,這使它具有了非同尋常的優良特性。

2樓:秒懂百科精選

什麼是石墨烯技術?丨eos 20問 第8集

3樓:雲帆浪

回答石墨烯是由碳原子按六邊形晶格整齊排布而成的碳單質,結構非常穩定。

其完美的晶格結構,常被誤認為很僵硬,但事實並非如此。石墨烯各個碳原子間的連線非常柔韌,當施加外部機械力時,碳原子面就彎曲變形。這樣,碳原子就不需要重新排列來適應外力,這也就保證了石墨烯結構的穩定,使得石墨烯比金剛石還堅硬,同時可以像拉橡膠一樣進行拉伸。

這種穩定的晶格結構還使石墨烯具有優秀的導電性。石墨烯中的電子在軌道中移動時,不會因晶格缺陷或引入外來原子而發生散射。由於其原子間作用力非常強,在常溫下,即使周圍碳原子發生擠撞,石墨烯中的電子受到的干擾也非常小。

石墨烯(graphene)是一種由碳原子以sp2雜化方式形成的蜂窩狀平面薄膜,是一種只有乙個原子層厚度的準二維材料,所以又叫做單原子層石墨。它的厚度大約為0.335nm,根據製備方式的不同而存在不同的起伏,通常在垂直方向的高度大約1nm左右,水平方向寬度大約10nm到25nm,是除金剛石以外所有碳晶體(零維富勒烯,一維碳奈米管,三維體向石墨)的基本結構單元。

以上為本次問題的相關解答,望可以幫助到您。

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請問:什麼是石墨烯?

4樓:教育在前越行越遠

石墨烯(graphene)是一種以sp²雜化連線的碳原子緊密堆積成單層二維蜂窩狀晶格結構的新材料。石墨烯具有優異的光學、電學、力學特性,在材料學、微納加工、能源、生物醫學和藥物傳遞等方面具有重要的應用前景,被認為是一種未來革命性的材料。

英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫,用微機械剝離法成功從石墨中分離出石墨烯,因此共同獲得2010年諾貝爾物理學獎。石墨烯常見的粉體生產的方法為機械剝離法、氧化還原法、sic外延生長法,薄膜生產方法為化學氣相沉積法(cvd)。

擴充套件資料

石墨烯電池利用環境熱量自行充電的試驗。

實驗製成電路其中包含led,用電線連線到帶狀石墨烯。他們只是把石墨烯放在氯化銅(copper chloride)溶液中,進行觀察。led燈亮了。

實際上,他們需要6個石墨烯電路,形成串聯,這樣就可產生所需的2v,使led燈發亮,就可以得到這個**。

徐子涵和同事說,這裡發生情況就是銅離子具有雙重正電荷,穿過溶液的速度約每秒300公尺,因為溶液在室溫下的熱能量。當離子猛烈撞入石墨烯帶時,碰撞會產生足夠的能量,使不在原位的電子離開石墨烯。電子有兩種選擇:

可以離開石墨烯帶,和銅離子結合,也可以穿過石墨烯,進入電路。

5樓:秒懂百科精選

什麼是石墨烯技術?丨eos 20問 第8集

6樓:雲帆浪

回答石墨烯是由碳原子按六邊形晶格整齊排布而成的碳單質,結構非常穩定。

其完美的晶格結構,常被誤認為很僵硬,但事實並非如此。石墨烯各個碳原子間的連線非常柔韌,當施加外部機械力時,碳原子面就彎曲變形。這樣,碳原子就不需要重新排列來適應外力,這也就保證了石墨烯結構的穩定,使得石墨烯比金剛石還堅硬,同時可以像拉橡膠一樣進行拉伸。

這種穩定的晶格結構還使石墨烯具有優秀的導電性。石墨烯中的電子在軌道中移動時,不會因晶格缺陷或引入外來原子而發生散射。由於其原子間作用力非常強,在常溫下,即使周圍碳原子發生擠撞,石墨烯中的電子受到的干擾也非常小。

石墨烯(graphene)是一種由碳原子以sp2雜化方式形成的蜂窩狀平面薄膜,是一種只有乙個原子層厚度的準二維材料,所以又叫做單原子層石墨。它的厚度大約為0.335nm,根據製備方式的不同而存在不同的起伏,通常在垂直方向的高度大約1nm左右,水平方向寬度大約10nm到25nm,是除金剛石以外所有碳晶體(零維富勒烯,一維碳奈米管,三維體向石墨)的基本結構單元。

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7樓:南邕

石墨烯(graphene)是一種由碳原子以sp²雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳奈米材料。

石墨烯具有優異的光學、電學、力學特性,在材料學、微納加工、能源、生物醫學和藥物傳遞等方面具有重要的應用前景,被認為是一種未來革命性的材料。

石墨烯是什麼

8樓:良爺良爺

石墨烯是一種由碳原子以sp²雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳奈米材料。

石墨烯具有優異的光學、電學、力學特性,在材料學、微納加工、能源、生物醫學和藥物傳遞等方面具有重要的應用前景,被認為是一種未來革命性的材料。

英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫,用微機械剝離法成功從石墨中分離出石墨烯,因此共同獲得2010年諾貝爾物理學獎。

問下,什麼是石墨烯,請問 什麼是石墨烯?

石墨烯 graphene 是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳奈米材料。石墨烯具有優異的光學 電學 力學特性,在材料學 微納加工 能源 生物醫學和藥物傳遞等方面具有重要的應用前景,被認為是一種未來革命性的材料。石墨烯是什麼,到底有多神奇?你好,我是一名大學教師,也是六工石墨的研...

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