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一.石墨烯简介
石墨烯是一种由碳原子组成的单层片状布局的新质料。是一种由碳原子构成的六角型呈蜂巢晶格的立体薄膜，只要一个碳原子厚度的二维质料。石墨烯不停被以为是假定性的布局，无法独自波动存在，直至2004年，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，乐成地在实行中从石墨中分散出石墨烯，而证明它可以独自存在，两人也因“在二维石墨烯质料的创始性实行”为由，配合取得2010年诺贝尔物理学奖。
石墨烯是由碳六元环构成的两维(2D)周期蜂窝状点阵布局, 它可以翘曲成零维(0D)的富勒烯(fullerene),卷成一维(1D)的碳纳米管(carbon nano-tube, CNT)大概堆垛成三维(3D)的石墨(graphite), 因而石墨烯是组成其他石墨质料的根本单位。
石墨烯的根本布局单位为无机质料中最波动的苯六元环, 是最抱负的二维纳米质料。抱负的石墨烯布局是立体六边形点阵，可以看作是一层被剥离的石墨分子，每个碳原子均为sp2杂化，并奉献剩余一个p轨道上的电子构成大π键，π电子可以自在挪动，付与石墨烯精良的导电性。二维石墨烯布局可以看是构成一切sp2杂化碳质质料的根本构成单位。
二.制备办法
石墨烯呈现在实行室中是在2004年，事先，英国曼彻斯特大学的两位迷信家安德烈·杰姆和克斯特亚·诺沃消洛夫发明他们能用一种十分复杂的办法失掉越来越薄的石墨薄片。他们从石墨中剥离出石墨片，然后把薄片的两面粘在一种特别的胶带上，扯开胶带，就能把石墨片一分为二。不停地如许操纵，于是薄片越来越薄，最初，他们失掉了仅由一层碳原子组成的薄片，这便是石墨烯。这当前，制备石墨烯的新办法屡见不鲜[lǚ jiàn bú xiān]。
石墨烯质料的制备办法已报道的有：机器剥离法、化学氧化法、晶体内涵生长法、化学气相堆积法、无机分解法和碳纳米管剥离法等。此中有三种制备办法最为遍及，辨别是微机器剥离法、化学气相堆积法和氧化复原法。
1.微机器剥离法
2004年，迷信家Geim等初次用微机器剥离法，乐成地从高定向热裂解石墨(highly oriented pyrolytic graphite)上剥离并观察到单层石墨烯。Geim研讨组使用这一办法乐成制备了准二维石墨烯并观察到其形貌，展现了石墨烯二维晶体布局存在的缘故原由。微机器剥离法可以制备出高质量石墨烯，但存在产率低和本钱高的不敷，不满意产业化和范围化消费要求，只能作为实行室小范围制备。
2.化学气相堆积法
化学气相堆积法(Chemical Vapor Deposition，CVD)初次在范围化制备石墨烯的题目方面有了新的打破(参考化学气相堆积法制备高质量石墨烯)。CVD法是指反响物质在气态条件下产生化学反响,天生固态物质堆积在加热的固态基体外表，进而制得固体质料的工艺技能。
3.氧化复原法
氧化-复原法制备本钱昂贵且容易完成，成为制备石墨烯的最佳办法，并且可以制备波动的石墨烯悬浮液，办理了石墨烯不易疏散的题目。氧化-复原法是指把自然石墨与强酸和强氧化性物质反响天生氧化石墨(GO)，颠末超声疏散制备成氧化石墨烯(单层氧化石墨)，参加复原剂去除氧化石墨外表的含氧基团，如羧基、环氧基和羟基，失掉石墨烯。
三.使用远景
石墨烯是世上最薄却也是最坚固的纳米质料 ，它简直是完全通明的，只吸取2.3%的光，因而透光率高于平凡ITO材质;导热系数高达5300 W/m·K，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁徙率*凌驾15000 cm²/V·s，又比纳米碳管或硅晶体*高，而电阻率只约10-6 Ω·cm，比铜或银更低，为世上电阻率最小的质料。由于它的电阻率极低，电子迁徙的速率极快，因而被等待可用来开展出更薄、导电速率更快的新一代电子元件或晶体管。由于石墨烯本质上是一种通明、精良的导体，也合适用来制造通明触控屏幕、光板、乃至是太阳能电池。
石墨烯的使用范畴宽广。依据石墨烯超薄，强度超大的特征，石墨烯可被普遍使用于各范畴，好比超轻防弹衣，超薄超轻型飞机质料等。依据其优秀的导电性，使它在微电子范畴也具有宏大的使用潜力。石墨烯有大概会成为硅的替换品，制造超微型晶体管，用来消费将来的超等盘算机，碳元素更高的电子迁徙率可以使将来的盘算机取得更高的速率。别的石墨烯质料照旧一种优秀的改性剂，在新动力范畴如超等电容器、锂离子电池方面，由于其高传导性、高比外表积，可实用于作为电极质料助剂.除此之外，现在已知可完成应另有：纳电子器件方面、光子传感器、基因电子测序、增加乐音、隧穿势垒质料和其他一些相干使用。 由此九游会可以瞥见石墨烯这一新型质料的灼烁将来。
四.开展趋向
2010年的诺贝尔物理学奖把石墨烯带入了人们的视野。2004年英国曼彻斯特大学的安德烈·海姆传授和康斯坦丁·诺沃肖洛夫传授经过一种很复杂的办法从石墨薄片中剥离出了石墨烯，为此他们二人也荣获2010年诺贝尔物理学奖。
石墨烯精良的电导功能和透光功能，使它在通明电导电极方面有十分好的使用远景。触摸屏、液晶表现、无机光伏电池、无机发光二极管等等，都必要精良的通明电导电极质料。分外是，石墨烯的机器强度和柔韧性都比常用质料氧化铟锡优秀;氧化铟锡脆度较高，比力容易损毁。在溶液内的石墨烯薄膜可以堆积于大面积地区。经过化学气相堆积法，可以制成大面积、一连的、通明、高电导率的少层石墨烯薄膜，次要用于光伏器件的阳极，并失掉高达1.71%能量转换服从;与用氧化铟锡质料制成的元件相比，约莫为其能量转换服从的55.2%。作为新兴财产，前瞻网指出。石墨烯将来出路一片灼烁。
石墨烯特别的布局形状，使其具有天下上最硬、最薄的特性，同时也具有很强的韧性、导电性和导热性。这些及其特别的特征使其拥有无比宏大的开展空间，将来可以使用于电子、航天、光学、储能、生物医药、一样平常生存等少量范畴。《"十二五"时期中国石墨烯行业深度市场调研与投资战略计划剖析陈诉》称石墨烯聚集天下上最优质的种种质料品格于一身，故有业内子士云云评价：假如说20世纪是硅的世纪，石墨烯则创始了21世纪的新质料纪元，会给天下带来本质性变革。
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