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1、石墨烯簡介石墨烯目前是世上最薄卻也是最堅硬的納米材料[3]，它幾乎是完全透明的，只吸收2.3%的光"[4]；導熱系數高達5300W/m·K，高于碳納米管和金剛石，常溫下其電子遷移率*超過15000cm2/V·s，又比納米碳管或硅晶體*高，而電阻率只約10-6Ω·cm，比銅或銀更低，為目前世上電阻率最小的材料[1]。因為它的電阻率極低，電子遷移的速度極快，因此被期待可用來發(fā)展出更薄、導電速度更快的新一代電子元件或晶體管。由于石墨烯實質上是一種透明、良好的導體，也適合用來制造透明觸控屏幕、光板、甚至是太陽能電池。石墨烯另一個特性，是能夠在常溫下觀察到量子霍爾效應。石墨烯的
2、碳原子排列與石墨的單原子層雷同，是碳原子以sp2混成軌域呈蜂巢晶格(honeycombcrystallattice)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(huán)芳香烴原子晶體。石墨烯的結構非常穩(wěn)定，碳碳鍵（carbon-carbonbond）僅為1.42Å。石墨烯內部的碳原子之間的連接很柔韌，當施加外力于石墨烯時，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(wěn)定。這種穩(wěn)定的晶格結構使石墨烯具有優(yōu)秀的導熱性。另外，
3、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(fā)生散射。由于原子間作用力十分強，在常溫下，即使周圍碳原子發(fā)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，碳納米管和富勒烯。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。石墨烯是一種二維晶體，發(fā)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制成厚度相當于普通食品塑料包裝袋厚度的薄膜（厚度約100納米），那么它將能承受大約兩噸重物品的壓力，而不至于斷裂；第
4、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，遠遠超過了電子在一般導體中的運動速度。石墨烯的應用范圍廣闊。根據石墨烯超薄，強度超大的特性，石墨烯可被廣泛應用于各領域，比如超輕防彈衣，超薄超輕型飛機材料等。根據其優(yōu)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硅的替代品，制造超微型晶體管，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(yōu)良的改性劑，在新能源領域如超級電容器、鋰離子電池方面，由于其高傳導性、高比表面積，可適用于作為電極材料助劑 石墨烯出現在實驗室
5、中是在2004年，當時，英國曼徹斯特大學的兩位科學家安德烈·杰姆和克斯特亞·諾沃消洛夫發(fā)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，然后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，于是薄片越來越薄，最后，他們得到了僅由一層碳原子構成的薄片，這就是石墨烯。這以后，制備石墨烯的新方法層出不窮，經過5年的發(fā)展，人們發(fā)現，將石墨烯帶入工業(yè)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。石墨烯的結構石墨烯是由碳六元環(huán)組成的兩維(2D)周期蜂窩狀點陣結構,它可以翹曲成零維(0D)的富勒烯(
6、fullerene),卷成一維(1D)的碳納米管(carbonnano-tube,CNT)或者堆垛成三維(3D)的石墨(graphite),因此石墨烯是構成其他石墨材料的基本單元。石墨烯的基本結構單元為有機材料中最穩(wěn)定的苯六元環(huán),是目前最理想的二維納米材料.。理想的石墨烯結構是平面六邊形點陣，可以看作是一層被剝離的石墨分子，每個碳原子均為sp2雜化，并貢獻剩余一個p軌道上的電子形成大π鍵，π電子可以自由移動，賦予石墨烯良好的導電性。二維石墨烯結構可以看是形成所有sp2雜化碳質材料的基本組成單元。石墨烯圖石墨烯與其他碳元素的區(qū)別在近20年中，碳元素引起了世界各國研究人員
7、的極大興趣。自富勒烯和碳納米管被科學家發(fā)現以后，三維的金剛石、“二維”的石墨、一維的碳納米管、零維的富勒球組成了完整的碳系家族。其中石墨以其特殊的片層結構一直以來是研究的一個熱點。石墨本體并非是真正意義的二維材料，單層石墨碳原子層(Graphene)才是準二維結構的碳材料。石墨可以看成是多層石墨烯片堆垛而成，而前面介紹過的碳納米管可以看作是卷成圓筒狀的石墨烯。當石墨烯的晶格中存在五元環(huán)的晶格時，石墨烯片會發(fā)生翹曲,富勒球可以便看成通過多個六元環(huán)和五元環(huán)按照適當順序排列得到的。石墨烯特性?電子運輸在發(fā)現石墨烯以前，大多數（如果不是所有的話）物理學家認為
