石墨烯的由來,簡單又複雜的發現過程

小編最近發現沒有更新關於石墨烯的相關,今天就來補一篇。

石墨烯電地暖顧名思義和石墨烯是有關聯的,那麼石墨烯到底是怎麼出現的,又有什麼作用呢?

我們都知道有石墨烯這個名詞,那麼石墨烯是怎麼來的呢?

石墨烯的由來,簡單又複雜的發現過程

石墨

實際上石墨烯本來就存在於自然界,只是難以剝離出單層結構。石墨烯一層層疊起來就是石墨,厚1毫米的石墨大約包含300萬層石墨烯。鉛筆在紙上輕輕劃過,留下的痕跡就可能是幾層甚至僅僅一層石墨烯。

石墨烯的由來,簡單又複雜的發現過程

(左)安德烈·蓋姆(右)康斯坦丁·諾沃肖洛夫

2004年,英國曼徹斯特大學的兩位俄籍教授安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃消洛夫意外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。

石墨烯的由來,簡單又複雜的發現過程

不斷變薄的石墨

他們從高定向熱解石墨中剝離出石墨片,然後將石墨片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。不的斷地這樣操作,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。

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石墨烯結構模型

石墨烯有什麼特點呢?

石墨烯是一種二維晶體,由碳原子按照六邊形進行排布,它是迄今為止世界上已知材料中最輕、最薄、最硬的韌性材料,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“載荷子”的性質和相對論性的中微子非常相似,石墨烯最大的特性是具有高強度、高穩定、高導電、高導熱、高比表面積等特點,其硬度是鋼鐵的100倍。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。

石墨烯的由來,簡單又複雜的發現過程

石墨烯的硬度是鋼的200倍

石墨烯是已知強度最高的材料之一,同時還具有很好的韌性,且可以彎曲,石墨烯的理論楊氏模量達1.0TPa,固有的拉伸強度為130GPa。而利用氫等離子改性的還原石墨烯也具有非常好的強度,平均模量可大0.25TPa。由石墨烯薄片組成的石墨紙擁有很多的孔,因而石墨紙顯得很脆,然而,經氧化得到功能化石墨烯,再由功能化石墨烯做成石墨紙則會異常堅固強韌。

石墨烯的由來,簡單又複雜的發現過程

石墨烯具有非常好的熱傳導性能。純的無缺陷的單層石墨烯的導熱係數高達5300W/mK,是為止導熱係數最高的碳材料,高於單壁碳納米管(3500W/mK)和多壁碳納米管(3000W/mK)。當它作為載體時,導熱係數也可達600W/mK。 此外,石墨烯的彈道熱導率可以使單位圓周和長度的碳納米管的彈道熱導率的下限下移。

當把石墨片剝成單層之後,這種只有一個碳原子厚度的單層就是石墨烯。可以廣泛應用於國防軍工、航空航天、陸海空交通裝備、儲能及新能源、生物學、複合材料等領域應用空間十分廣闊。

參考資料:百度百科《石墨烯》


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