石墨烯是一种以碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料。具备低温远红外功能,集***抑菌、抗紫外线。石墨烯独特的二维结构使其对周围的环境非常敏感,是电化学生物传感器的理想材料。由于石墨烯结构的高度稳定性,石墨烯制作的晶体管在接近单个原子的尺度上依首念颂然能稳定地工作。石墨烯具有质量轻、高化学稳定性和高比表面积等优点,使之高裂成为储氢材料的比较好候选者。石墨烯内部碳原子的排列方式与石墨单原子层一样以sp2杂化轨道成键,并有如下的特点:碳原子有4个价电子,其中3个电子生成sp2键,即每个碳原子都贡献一个位于pz轨道上的未成键电子,近邻者郑原子的pz轨道与平面成垂直方向可形成π键,新形成的π键呈半填满状态。研究证实,石墨烯中碳原子的配位数为3,每两个相邻碳原子间的键长为1.42×10-10米,键与键之间的夹角为120°。除了σ键与其他碳原子链接成六角环的蜂窝式层状结构外,每个碳原子的垂直于层平面的pz轨道可以形成贯穿全层的多原子的大π键,因而具有优良的导电和光学性能。第六元素是一家专业研发生产石墨烯复合材料的企业,欢迎联系。中国台湾石墨烯纳米材料
溶剂剥离法的原理是将少量的石墨分散于溶剂中,形成低浓度的分散液,利用超声波的作用破坏石墨层间的范德华力,此时溶剂可以插入石墨层间,进行层层剥离,制备出石墨烯。此方法不会像氧化-还原法那样破坏石墨烯的结构,可以制备高质量的石墨烯。在氮甲基吡咯烷酮中石墨烯的产率比较高(大约为8%),电导率为6500S/m。研究发现高定向热裂解石墨、热膨胀石墨和微晶人造石墨适合用于溶剂剥离法制备石墨烯。溶剂剥离法可以制备高质量的石墨烯,整个液相剥离的过程没有在石墨烯的表面引入任何缺陷,为其在微电子学、多功能复合材料等领域的应用提供了广阔的应用前景。缺点是产率很低。特种石墨烯改性石墨烯防腐浆料中分散有少层石墨烯,且具有较高的稳定性。
石墨烯的研究热潮也吸引了国内外材料植被研究的兴趣,石墨烯材料的制备方法已报道的有:机械剥离法、化学氧化法、晶体外延生长法、化学气相沉积法、有机合成法和碳纳米管剥离法等。1、微机械剥离法2004年,Geim等***用微机械剥离法,成功地从高定向热裂解石墨(highlyorientedpyrolyticgraphite)上剥离并观测到单层石墨烯。Geim研究组利用这一方法成功制备了准二维石墨烯并观测到其形貌,揭示了石墨烯二维晶体结构存在的原因。微机械剥离法可以制备出高质量石墨烯,但存在产率低和成本高的不足,不满足工业化和规模化生产要求,目前只能作为实验室小规模制备。2、化学气相沉积法化学气相沉积法(ChemicalVaporDeposition,CVD)***在规模化制备石墨烯的问题方面有了新的突破。CVD法是指反应物质在气态条件下发生化学反应,生成固态物质沉积在加热的固态基体表面,进而制得固体材料的工艺技术。麻省理工学院的Kong等、韩国成均馆大学的Hong等和普渡大学的Chen等在利用CVD法制备石墨烯。他们使用的是一种以镍为基片的管状简易沉积炉,通入含碳气体,如:碳氢化合物,它在高温下分解成碳原子沉积在镍的表面,形成石墨烯,通过轻微的化学刻蚀,使石墨烯薄膜和镍片分离得到石墨烯薄膜。
2011年11月8日,中国宝安公告称,其控股分公司深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司投入开发的石墨烯项目产品开发及中试获得关键进展,“中试……石墨烯日产量已平稳在1公斤以上……”然而,一天之内,就有传媒找出了疑问并开展质疑报道,或许是这样的行为刺痛了宝安的神经,其也在两天之内很快作出反应,再度披露澄清公告,称中试公告中说的1公斤石墨烯是涵盖了多层混合物。石墨烯和混合物,是存在天壤之别的两个定义。依据相关资料记载,石墨烯*指厚度只有一个碳原子的单层石墨。其他层数的石墨材质都不能叫石墨烯,并且其他层数的石墨材质与石墨烯价钱相距极大。目前,石墨烯在中国市场上的价位5倍于金子,超过2000元/克,而多层石墨烯(纳米石墨)价位约莫8元/克。由于石墨烯与多层石墨烯在导电性、机械性等性能上区别庞大,也是致使价位歧异极大的缘故。“11月8日的公告中称中试得到关键进展,说是‘石墨烯’。 石墨烯成为研究领域中的热门材料,并在纳米科技、电子学、能源存储等众多领域展现出巨大的潜力。
在声学领域,利用石墨烯材料极低的质量密度、极薄的厚度以及极高的机械强度的优异特性,其可作为振膜应用于发声器件中,可获得优异的频谱特性。第六元素研发的石墨烯振膜,经过客户测试,该石墨烯发声器件具有非常好的频谱特性,保真度高。挂脖蓝牙耳机采用的是石墨烯振膜有薄且强韧的特点,精确传递声音又不会过薄变形。其实石墨烯同样也是一种可以用来做振膜的材料。相信不少人都知道,石墨和钻石其实是同样的碳元素物质。石墨烯同样也是一种天然的材料,但是也就是近年才真正有技术能真正人工分离石墨烯,并且应用在材料方面。传统的塑胶pv材料的振膜,并不足够满足复杂多样的声音同时呈现,新的石墨烯材料由于具备较好的韧性和强度,所以称为了耳机振膜新的选材。由于超轻超薄形变以后还能轻易恢复,满足耳机用不高的功率驱动振膜产生复杂的声音。常州第六元素是专业从事石墨烯研发、生产及销售的专精特新小巨人企业。中国台湾石墨烯纳米材料
石墨烯复合材料可用于注射和挤出成型制件,作为粒子材料应用于矿用管、给水管及汽车电器配件等领域。中国台湾石墨烯纳米材料
石墨烯材料的物理特性优异,还具备很高的强度和韧性,在航空航天电子设备上可以得到运用,石墨烯还具有可以吸收雷达波的特点,应用在隐形战机上会起到很高的提升效果。石墨烯材料在太赫兹雷达中起着十分重要的作用,而太赫兹雷达可以发现隐身战机的身影。大家都知道,美国作为世界***强国,在隐身战机领域的发展处于前列,而隐身战机比较大的特点就是隐身性能十分***,但是在太赫兹雷达面前,这些***的隐身战机都会黯然失色,即便是美国*****的F-35战机,都可能会受到威胁。我国在石墨烯材料方面获得的重大突破,让美国羡慕不已也十分警惕只有自身强大,才不会让自己的国家处于被动。这个重大好消息将会在今年被全面推广应用,成为2020年里我们中国一大科技成就。 中国台湾石墨烯纳米材料