有哪些原料可以生产石墨烯?

(1)原料:其实石墨烯本来就存在于自然界,只是单层结构很难剥离。石墨烯层层堆叠形成石墨,厚度为1 mm的石墨中含有约300万层石墨烯。铅笔轻轻划过纸张,留下的痕迹可能是几层甚至只是一层石墨烯。

(2)应用领域:

在塑料中加入1%的石墨烯可以使塑料具有良好的导电性;加入千分之一的石墨烯可以提高塑料30摄氏度的耐热性。在此基础上,可以开发出薄、轻、延展性好、超韧的新材料,用于制造汽车、飞机、卫星等。

随着量产和大尺寸问题的逐步突破,石墨烯的工业化应用步伐正在加快。基于现有的研究成果,最先实现商业应用的领域可能是移动设备、航空航天和新能源电池。

柔性屏幕在消费电子展上备受关注,成为未来移动设备显示器的发展趋势。

另一方面,新能源电池也是石墨烯最早商业化的重要领域。

由于高导电、高强度、超薄的特点,石墨烯在航空航天军工领域的应用优势也极为突出。石墨烯还将在超轻型飞机材料等潜在应用中发挥更重要的作用。

1,电子交通:

在发现石墨烯之前,大多数(如果不是全部)物理学家认为热力学涨落不允许任何二维晶体在有限温度下存在。因此,它的发现立即震惊了凝聚态物理学界。虽然理论界和实验界都认为完美的二维结构不可能在非绝对零度下稳定存在,但实验中还是制备了单层石墨烯。这些可能归因于石墨烯在纳米水平上的微观扭曲。

2.电导率:

石墨烯的结构非常稳定,到目前为止,研究人员还没有发现石墨烯中缺少任何碳原子。石墨烯中碳原子之间的连接非常灵活。施加机械外力时,碳原子表面弯曲变形,使碳原子不必重新排列以适应外力,结构稳定。这种稳定的晶格结构使得碳原子具有优异的导电性。石墨烯中的电子在轨道上运动时,不会因为晶格缺陷或者外来原子的引入而发生散射。因为原子间作用力很强,所以即使周围的碳原子在室温下发生碰撞,石墨烯中电子的干扰也很小。

3.热导率:

石墨烯具有非常高的导热性,近年来一直提倡用于散热。在热沉中嵌入石墨烯或几层石墨烯,可以大大降低局部热点温度。加州大学的一项研究表明,石墨烯的导热性能优于碳纳米管。中科院山西煤炭化学研究所的高导热石墨烯/碳纤维柔性复合膜,厚度可控10~200微米,室温导热系数高达977 W/m?k,抗拉强度超过15 MPa。

普通碳纳米管的热导率可以达到3000W/mK以上,各种金属的热导率都比较高,如银、铜、金、铝等,而单层石墨烯的热导率可以达到5300W/mK,甚至有研究表明其热导率高达6600 w/MK。

石墨烯由于其优异的导热性,有望作为未来超大规模集成电路的散热材料。与纯石墨烯相比,通过还原剥离氧化石墨得到了热导率相对较低(0.14 ~ 2.87 W/MK)的石墨烯(RGOx)。它的导热系数与氧化石墨的氧化程度密切相关,因为即使经过热还原处理,RGOx薄片仍在氧化。热导率可能与残余化学官能团、碳六元环受损等缺陷有关。化学结构的氧化导致晶格缺陷,阻碍热传导。

4.机械特性

石墨烯是人类已知最强的物质,比钻石还硬,比世界上最好的钢还要强100倍。哥伦比亚大学的物理学家对石墨烯的机械性能进行了全面的研究。在实验过程中,他们选取了一些直径为10-20微米的石墨烯颗粒作为研究对象。研究人员首先将这些石墨烯样品放在一个表面钻有孔的薄晶体板上,这些孔的直径从1到1.5微米不等。之后,他们用一个由钻石制成的探针对这些放置在小孔上的石墨烯施加压力,以测试它们的耐力。

5、化学性质:

目前我们对石墨烯化学的了解是,石墨烯可以吸附和脱附各种类似石墨表面的原子和分子。从表面化学的角度来看,石墨烯的性质与石墨相似,可以用来推断石墨烯的性质。石墨烯化学可能有许多潜在的应用,然而,要使石墨烯的化学性质得到广泛关注,必须克服一个障碍,并且缺乏适合传统化学方法的样品。