以下是關(guān)于它的介紹:
特性
- 力學(xué)性能:是目前已知強(qiáng)度最高的材料之一,硬度大且彈性良好,楊氏模量高達(dá)1100GPa,斷裂強(qiáng)度為42N/m。
- 電學(xué)性能:載流子遷移效率為15000cm2/(V·s),電阻率小,導(dǎo)電性能優(yōu)越。理想單層石墨烯是零隙帶半導(dǎo)體,在特定條件下會發(fā)生超導(dǎo)現(xiàn)象,其準(zhǔn)粒子是無質(zhì)量的狄拉克費米子,具有半整數(shù)的量子霍爾效應(yīng)。
- 光學(xué)性能:常溫常壓下接近透明,在紅外區(qū)間具有突出的非線性光學(xué)特性,非線性折射率為10??cm2/W。
- 化學(xué)性質(zhì):呈蜂窩網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),基本結(jié)構(gòu)單元是苯環(huán),常溫下穩(wěn)定性良好,反應(yīng)活性多集中在邊界基團(tuán)和平面缺陷。
制備方法
- 物理制備法:包括固相機(jī)械剝離法和液相溶劑剝離法。前者是利用機(jī)械力重復(fù)切石墨得到石墨烯薄層;后者是將石墨片或石墨衍生物分散于溶劑中,再用超聲、加熱等方法得到石墨烯。
- 化學(xué)制備法:有氧化還原法和化學(xué)氣相沉積法。氧化還原法是先將天然石墨氧化,再外力剝離得到單層氧化石墨烯,最后還原得到石墨烯;化學(xué)氣相沉積法是利用高溫可分解的含碳化合物作為碳源,通過高溫退火使石墨烯在基體表面生長,最后從基體表面移除獲得石墨烯薄片。
應(yīng)用領(lǐng)域
- 電子領(lǐng)域:可用于制造超高頻率芯片、集成電路、柔性電子產(chǎn)品等。
- 能源領(lǐng)域:有望用于制造超高比能動力電池、超級電容器,還可作為鋰離子電池的陽極材料,提升電池的充電或放電速度。
- 光學(xué)領(lǐng)域:可作為顯示器以及光學(xué)傳感器的理想材料。
- 其他領(lǐng)域:可用于制造石墨烯涂層防霧膜、石墨烯防腐涂料、石墨烯改性纖維等,還可與銅箔、銅線等復(fù)合制成“超級銅”。
英國科學(xué)家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖羅夫在2004年首次成功剝離石墨得到單層石墨烯,并因此獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎。