石墨烯有幾大優點?

時間 2021-05-06 23:50:00

1樓:水dong方塊

2023年,英國曼徹斯特大學的安德烈蓋姆和唐斯坦丁~諾沃肖洛夫獲得了諾貝爾物理學獎,來表彰他們在二維空間材料石墨烯方面的開創性實驗。早在70年代開始,就有許多科研人員嘗試去製造單層的二維材料,希望探索其中物理性質。他們採用過許多方法,如用石墨在矽片上摩擦,讓石墨在溶液中膨脹等等,得到過幾十層的石墨薄片,但依舊沒有得到過一層原子的石墨。

而安德烈蓋姆使用了一種非常簡便的方法,也就是我們右下角的圖,用透明膠帶把高定向熱解石墨粘下一層,然後再反覆剝離,經過處理和檢驗最後得到了厚度只有乙個碳原子的少量樣本。研究結果2023年發表在sicence上。

石墨烯具有優異的透光性,高強度,密度低。2023年,蓋姆和哥倫比亞大學的張遠波同時發表了石墨烯的「半整數反常量子霍爾效應」,發現電子在石墨烯中有效質量幾乎為零,遷移率非常大,而且只會產生很少的熱量,因此在電子領域有巨大的潛力。不僅如此,石墨烯的高表面積比也讓他可以成為氣體感測器和電池電極的優質材料。

石墨烯的發現不僅僅只是一層碳原子,更重要的是顛覆了傳統理論,開啟了二維材料的新世界,從此人們開始關注石墨烯等二維材料,在半導體金屬二維材料和摻雜材料方面取得了很多成果。未來,大規模生產高質量的石墨烯和石墨烯薄帶的研究依舊是乙個值得探索的領域。

2樓:淵虹

碳元素最緻密最簡單的平面締結,你可以理解為二維版的金剛石,各方面的強度都極高。而且由於是二維的,沒那麼剛,可以接受形變,彈性非常好。由於每個碳原子只和三個碳原子結對,所以多出來的那個電子使石墨烯又有了超凡的電學特徵和熱力學特徵。

這個「多出來」的電子使得石墨烯有點像剖了一半的石墨,表層可以發生有整體規律的平移,所以巨集觀表現為非常光滑。

3樓:宮非

2015-03-10

就我使用石墨烯開發應用技術的經驗可分成幾類﹕

1).導電—導電性比碳黑佳,但由於是片狀物,採複方與導電碳黑結合更能形成導電網路。再者,調整電位值 (eV) 也可產生一定的改善。

2).導熱—導熱性比石墨佳,大且連續相的效果更好,但垂直方向要加入其它材料來傳導。

3).潤滑—有文獻說明層數越少效果越佳,我發現3 層比6 層潤滑性佳,而2 層比4 層有更好的耐磨性質。

4).複合材料—抗拉強度要增強還是用石墨烯氧化物比較好,但會影響導電、導熱性。

5).濾膜—用在滲透蒸發膜及抗汙濾膜 (親水性) 要使用石墨烯氧化物,而且片徑越小越好。

6).奈米纖維—用靜電紡織做成奈米纖維(100-200nm) 可做為機械過濾及吸附pm2.5、病毒不織布,使用石墨烯氧化物可利用其官能基與聚合物鍵結。

7).抗菌—利用石墨烯氧化物與石墨烯均有效,重點在石墨烯是鹼性 (負電荷),可以加入四級胺鹽這類帶正電荷的金屬離子與細菌等接觸,因細菌的細胞壁多為帶負電電荷,在正、負離子量不平衡的情況下產生拉力,導致細菌的細胞壁被拉破而產生破洞,無法生(合)成細胞壁而影響繁殖。而石墨烯氧化物是正電荷,與細菌負電荷之間反應就有相同效果。

8).感測—利用石墨烯氧化物加入四級胺鹽使其成為還原氧化石墨烯,或利用石墨烯做載體,搭配帶正電的四級胺鹽,將帶負電的奈米金/銀離子吸附在石墨烯上,做成表面增強拉曼光譜 (SERS),可使訊號增強倍。適用於生物晶元、氣體、空氣微粒等偵測。

9.超級電容—利用石墨烯的導電性與金屬氧化物結合效果比碳材或導電高分子系更佳。

10).染整助劑—利用石墨烯加入四級胺鹽或石墨烯氧化物用於抗靜電、抗菌、保溫及涼感效果優於現有市售漿料。

但請記住,上述的成果不是一款石墨烯就可達成的,往往為了達到最佳成果,我們必須控制橫向尺度、層數及官能化,最重要的是在符合市場需求下能穩定達成規格要求下,其他配套的填加物或高分子才是重點。只能說石墨烯這個產業是高階材料科技,必須結合更多理論及實務才能真正做到可商業化的技術。分類:

石墨烯>>

本徵>>特性

4樓:王晨暉

最好還是加下生活生產中把,看看石墨烯的性質大概可以窺出一二的。

在力學、電學、熱學和磁學有著超乎尋常的優異效能。首先是高達130Gpa的本徵強度,比鋼就高了100倍,是目前來看強度最高的材料(應該想來有著相當出色的承載能力)突出的熱導率

(坨坨的好東西,就這個導熱率,簡直是傳熱利器)以及作為碳質固體潤滑材料(零維富勒烯C60、一維奈米管、三維石墨)的基本結構單元

額我的導師主要是研究摩擦傳熱潤滑的,至少非常肯定的是石墨烯一定是非常好的潤滑材料,從他的承載能力,導熱性能,和本身石墨的自潤滑效能,將會給潤滑新增劑,奈米級的潤滑薄膜,基體的潤滑填料(比如PTEF中間摻石墨烯提高其強度,又因為有自潤滑效能,效果應該是槓槓的)

其次,奈米級的石墨烯好歹應該是偉大的墨水,這個我想毋庸置疑了,估計手感一定不錯。

電學上的優良效能跟單晶矽有的殺(不止止是有的殺,你看人家可是碳阿,就這種逼格特別低的,受眾面巨廣的,是個人都可以拿來研究的,估計從科研人員腦子裡看就是乙個香餑餑),這個絕壁是要翻天的,網際網路新革命好麼,肯定有一大幫子拿著電池再給他測量,一大幫子拿著電壓電流錶什麼的對他XXOO,這個因為個人領域沒有涉及到也就不BB了,畢竟是2023年才出的材料,前景應該還是無限的。

附加1:想起來還沒對石墨烯氧化氮化氟化等等的XXOO動作,想來這些動作之後效能應該有增有減,看具體的增少的趨勢再來決定是拿來做什麼,好像這個方面的研究也才剛起步

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