石墨烯是什么东西
石墨烯是二维晶体管、是保护层、是电池甚至电子行业的新星。石墨烯是一种二维晶体,人们常见的石墨是由一层层以蜂窝状有序排列的平面碳原子堆叠而形成的,石墨的层间作用力较弱,很容易互相剥离,形成薄薄的石墨片。当把石墨片剥成单层之后,这种只有一个碳原子厚度的单层就是石墨烯。最新发现是人们在防腐蚀方面最有效的方法。常用的聚合物涂层很容易被刮伤,降低了保护性能;而石墨烯来做保护膜,显著延缓了金属的腐蚀速度,更加坚固抗损伤。石墨烯不仅是电子产业的新星,应用于传统工业的前途也不可限量。其应用方向:海洋防腐、金属防腐、重防腐等领域。石墨烯具有良好的导热、导电性能。然而利用石墨烯其研制生产的柔性石墨烯散热薄膜能帮助现有笔记本电脑、智能手机、LED显示屏等,石墨烯能有助于大大提升散热性能。石墨烯的作用它具有优异的光学、电学、力学特,在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景,被认为是一种未来革命性的材料。英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,因从石墨中分离出石墨烯,获得2010年诺贝尔物理学奖。
石墨烯是一种什么物质?
石墨烯是一种以sp_杂化连接的碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料。石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性,在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景,被认为是一种未来革命性的材料。石墨烯的优点:石墨烯具有良好的强度、柔韧度、导电导热等特性。它是目前为止导热系数最高的材料,具有非常好的热传导性能,所以它被大量运用在全新的采暖行业。石墨烯的用途:1、制造下一代超级计算机。石墨烯是目前已知导电性能最好的材料,这种特性尤其适合于高频电路,石墨烯将是硅的替代品,可用来生产未来的超级计算机,使电脑运行速度更快、能耗降低。2、制造“太空电梯”的缆线。科学家幻想将来太空卫星要用缆线与地面联接起来,那时卫星就成了有线的风筝,科学家现在终于找到了可以制造这种太空缆线的特殊材料,这就是石墨烯。
石墨烯在中国现状
石墨烯在中国的研究与发展:中国在石墨烯研究上具有独特的优势,从生产角度看,作为石墨烯生产原料的石墨,在我国储能丰富,价格低廉。正是看到了石墨烯的应用前景,许多国家纷纷建立石墨烯相关技术研发中心,尝试使用石墨烯商业化,进而在工业、技术和电子相关领域获得潜在的应用专利。如欧盟委员会将石墨烯作为“未来新兴旗舰技术项目”,设立专项研发计划,拨出10亿欧元经费。英国政府也投资建立国家石墨烯研究所,力图使这种材料在未来几十年里可以从实验室进入生产线和市场。石墨烯有望在诸多应用领域中成为新一代器件,为了探寻石墨烯更广阔的应用领域,还需继续寻求更为优异的石墨烯制备工艺,使其得到更好的应用。石墨烯用途是:石墨烯可以用来制作晶体管,由于石墨烯结构的高度稳定性,这种晶体管在接近单个原子的尺度上依然能稳定地工作。相比之下,如今以硅为材料的晶体管在10纳米左右的尺度上就会失去稳定性;石墨烯中电子对外场的反应速度超快这一特点,又使得由它制成的晶体管可以达到极高的工作频率。
石墨烯的发展前景
很有发展前景。
石墨烯电池分为两块,一是传统锂电池上,二是利用石墨烯制造颠覆性的“超级电池”
锂电池的强国是日本和韩国,韩国是发明充电16秒的石墨烯超级手机电池。日本则是研究锂电池外,再研究燃料电池技术,这个是涉及到了使用石墨烯材料的催化剂而制成的。
特性(括号里面的是用途):
超强导电性:电子迁移率是硅的100倍,电阻小于铝、银等金属(集成电路、导电添加剂)
透光率极佳:透光率97.7%(电容屏、太阳能电池板)
超强导热性:导热系数5300W/mk,强于碳纳米管、铜铝等(导热膜、超大规模纳米集成电路散热材料)
面积极大:比普通活性炭高出1130平方米(超级电容、锂电池、传感器)
超强硬度:硬度超过金刚石,断裂度是钢铁的100倍(防弹衣、飞机超轻材料)
除了以上特性外,其衍生出来的氧化石墨烯具有强载体和靶向性,能够用作肿瘤诊断和治疗。