浅谈石墨烯的研究
1. 前言
碳是一种既普遍又非常奇妙的元素，它广泛存在于动植物生命体，岩石矿物等自然界物质中。它既能构成自然界己知最坚硬的物质(金刚石)，也能组成石墨这种较软的材料。自富勒烯和碳纳米管被科学家发现后，三维的金刚石、“二维”的石墨、一维的碳纳米管、零维的富勒烯组成了完整的碳系家族。但是，石墨本身并非算是真正意义上的二维材料，单层碳原子厚度的石墨才是准二维结构的碳材料。由于二维晶体在平面内具有无限重复的周期结构，但在垂直平面的方向只具有纳米尺度，可以看作是宏观尺寸的纳米材料，表现出许多独特的性质。因此，人们一直在试图找到一种方法来制备出碳元素的准二维材料。
科学家在20世纪40年代就对类似石墨烯的结构进行过理论研究，但长久以来，科学家们—直认为这种纯粹的二维晶体材料是无法稳定存在的，一些试图制备石墨烯的工作也均以失败而告终。在石墨烯被发现之前，理论和实验都认定严格的二维晶体因为热力学不稳定而无法存在，原子单层只能作为三维结构的基本组成单位而非独立存在。然而，至2004年，原先盛行的观点被动摇了，英国曼彻斯特大学的Geim和Novoselov等利用胶带剥离高定向石墨的方法获得了独立存在的二维石墨烯晶体[1]（图1）。2008年8月，盖姆讲述了他们当初如何制造石墨烯的故事：2004年，盖姆买了一大块高定向热解石墨，这是一种纯度非常高、通常用于分析的石墨材料。盖姆把它交给了他新来的一位博士生，并给了他一台非常高级的抛光机，希望他能制作出尽可能薄的薄膜。三个星期过后，这位博士生拿着一个培养皿告诉盖姆说做好了。盖姆用显微镜观察培养皿底部的石墨斑，发现那足有10微米厚，相当于1000层石墨烯的厚度。盖姆于是问他，能不能磨得再薄一些?他告诉盖姆，那还再需要一块石墨。这种石墨每块大约要300美元。盖姆承认自己当时的态度可能不太好，于是，那位博士生对盖姆说：“既然你这么聪明，那你就自己试试吧。”盖姆只得自己做了，不过他采用了一种非常“土”的方法。因为石墨具有完整的层状解理特性，可以按层剥离。于是，盖姆用透明胶带在石墨上粘一下，这样就会有石墨层被粘在胶带上。盖姆把胶带对折后，粘一下再拉开，这样，胶带两端都沾有石墨层，石墨层又变薄了。如此反复多次，胶带上的石墨层薄到只有一个碳原子的厚度时，石墨层也就变成了石墨烯。这个看上去非
常简单的方法，在此之前也有人试过，但没能辨识出单层石墨烯。盖姆把剥离下来的薄片放在氧化硅基板上，光的干涉效应使薄片在显微镜下呈现彩色条纹，就像油膜在水面上产生的效果。利用这种效应，他们观察到了单层石墨烯。就这样，第一种二维晶体材料正式出现。
图1 折叠区域的高度约为4A，清楚地证明了石墨烯是单原子层晶体
这一发现在科学界引起了巨大的轰动，它不仅打破了二维晶体无法真实存在的理论预言，更为重要的是石墨烯众多新奇的特性，使它成为继富勒烯和碳纳米管后又一个里程碑式的新材料。
2. 石墨烯的结构及其简介
石墨烯，英文名Graphene，是碳元素的一种单质形态。碳是自然界里最重要的元素之一，有着独特的性质，是生命的基础。纯碳能以截然不同的形式存在，可以是坚硬的钻石，也可以是柔软的石墨。石墨烯是碳的另一张奇妙脸孔，具有由单层碳原子紧密堆积成二维蜂窝状晶格结构。它像一张单层的网，每一个网格都是一个完美的六边形，每一个绳结是一个碳原子。这张网只有一个原子那么厚，可以说没有高度、只有长宽，是二维结构的碳。人类已知的最薄材料，其厚度只有0．335纳米，由于它包含烯类物质的基本特征一一碳原子之间的双键，所以称为石墨烯。
石墨烯是一种单原子层的碳二维纳米材料，它是由碳六元环组成的二维蜂窝状点阵结构，碳原子的与石墨单原子层排列相同。石墨烯中的每个碳原子都与相邻的3个碳原子相连，其C—C键长约为0.142nm，每个晶格内有3个σ键，因此成为史上最牢固的材料之一。石墨烯以一个正六边形碳环为结构单元，由于每个碳原子只有1/3属于正六边形，所以这个整流变形的碳原子数为2。正六边形的面积为0.052nm2,由此计算出石墨的面密度为0.77mg/m2。同时，石墨烯也具有优异的光学性能，单层石墨烯吸收2.3％的可见光，及透光率为97.7％。由于单层石墨烯、双层石墨烯的可见光透过率依次相差2.3％，所以可以根据石墨烯薄膜的可见光透过率估算其层数。
石墨烯(graphene)是由碳原子六元环紧密构成的单原子厚度的二维晶体，具有重复周期的蜂窝状点阵结构，它翘曲后可以成为零维的富勒烯，卷曲后成为一维的碳纳米管，多层堆积后成为三维的石墨，如图2所示，因此，石墨烯被看作是构成其他石墨材料的基本单元[2]。如果在六元环形成的石墨烯品格中存在五元环的晶格，就会使石墨烯片层翘曲，当有12个以上的五元环晶格存在时就会形成零维的富勒烯：碳纳米管可以看作是石墨烯沿一定角度卷曲形成的圆筒状一维材料；石墨烯片层相互作用、连接叠加，便形成三维的体相石墨。
图2 石墨烯是碳元素其他形式的基本构成单元
石墨烯虽呈二维结构，但是Graphene层并不是完全平整的，它具有物质微观状态下固有的粗糙性，表面会出现起伏如波浪一般(见图3)，在一个两层体系中，这种起伏不是很明显，在多层体系中会完全消失。可能正是这些三维褶皱巧妙地促使二维晶体结构稳定存在[3]。
图3 石墨烯示意图
石墨烯的出现，使碳的晶体结构形成了包括富勒烯、碳纳米管、石墨烯、金刚石和石墨在内的完整体系，最终建立了从零维到三维的碳范式(零维富勒烯、一维碳纳米管、二维石墨烯、三维石墨或金刚石（如图4所示）[4]。
图4 石墨烯、石墨、碳纳米管和C60构型示意图
3. 石墨烯的制备方法
目前，石墨烯的制备手段通常分为两种类型，物理方法和化学方法。物理方法，是从具有高晶格完备性的石墨或类似的材料来获得，获得石墨烯尺度都在80nm以上。而化学方法是通过小分子的合成或溶液分离的方法制备的，得到石墨烯的尺寸在1 0nm以下。物理方法包括：机械剥离法、取向附生法、加热SiC 法、爆炸法；化学方法包括：石墨插层法、热膨胀剥离法、电化学法、化学气相沉积法、氧化石墨还原法、球磨法。
3.1 微机械分离法
2004年，曼彻斯特大学Geim等用机械法从高定向热解石墨(HUPG)上最早剥离出了单层石墨烯。Geim小组在HUPG表面用氧等离子刻蚀微槽，并用光刻胶将其转移到玻璃衬底上，随后用透镜胶带反复撕揭，HUPG的厚度逐步降低，会有些很薄的片层留在衬底上，其中包括单层石墨烯。再将贴有微片的玻璃衬底放人丙酮溶液中超声，之后在溶液中放人单晶硅片，单层石墨烯会在范德华力作用下吸附在硅片表面。机械法在后来的发展中有所简化，如直接用胶带从HUPG上揭下一层石墨，再在胶带之间反复粘贴，石墨片层会越来越薄，其中也会包含单层石墨烯，然后将胶带贴在衬底上，单层石墨烯由此转移到了衬底上。同时还有许多其他新的机械方法出现，如机械压力法、滚动摩擦法等，这里不再一一赘述。机械法制备单层石墨烯的最大优点在于工艺简单、制作成本低，而且样品的质量高，但是产量低，不可控，且从大片的厚层中寻找单层石墨烯比较困难，同时样品所在区域会存在少许胶渍，表面清洁度不高。
3.2 取向附生法一晶膜生长
Peter W.SuRer等[5]使用稀有金属钌作为生长基质，利用基质的原子结构“种”出了石墨烯。首先在l150℃时将C原子渗入钌，当温度缓慢冷至850℃，此过程中，在钌表面会漂浮大量碳原子，慢慢生成一层单晶石墨烯片。第一层的覆盖率可以达到80％，此时第二层开始生长，石墨烯底层与基质间有一个强大的互动作用，和第二层形成前几乎是完全分开的，只剩有弱电耦合，这就是石墨烯片的制备。但使用这个方法来生产石墨烯片通常是不均匀的厚度。
3.3 热分解SiC法
Claire Berger等[6]利用此种方法制备出单层和多层石墨烯薄片并研究了其性
能，该方法是在单晶6H-SiC的Si-terminated(00001)面上通过热解脱除Si来制取石墨烯。具体过程是将表面经过氧化或氢蚀刻后的样品在高真空下(基准压强为1.32×10-8Pa)通过电子轰击加热到1000℃以除掉表面的氧化物(多次去除氧化物以改善表面质量)，用俄歇电子能谱确定氧化物被完全去除后，升温至1250~1450℃，恒温l~20min，形成石墨烯薄片，其厚度由加热温度决定。该方法通常会产生比较难以控制的缺陷以及多晶畴结构，很难获得较好的长程有序结构，制备大面积单一厚度的石墨烯比较困难。
3.4 石墨插层法
石墨插层法是通过在氧化石墨层间插入其他的分子或原子，使氧化石墨片层的间距增大，通过进一步的超声和离心处理得到石墨烯片。国内，蒋文俊[7]采用磷酸插层制备出低温（400℃）时膨胀率达102mL/g的氧化石墨烯；张天友[8]根据AFM测试结果探讨了插层过程参数对还原石墨烯横向次寸的影响，为插层法制备大面积的石墨烯起到很大的促进作用；中科院沈阳金属所成会明小组[9]提出如何利用石墨原料的尺寸和结晶度不同制备出单层和多层高质量的石墨烯。该方法相对其他方法成本低，但是插层时引人大量的含氧官能团影响了石墨稀的电学性能。
3.5 热膨胀剥离法
Schniepp等将氧化石墨放入密闭的石英管中，用氩气保护，并迅速加热(大于2000min)到1050℃，维持30秒，氧化石墨上的环氧和羟基等分解出CO2，它进入片层间隙中使片层剥离，制得石墨烯。缺点是这样的石墨烯片层大多都会褶皱和变形。
3.6 化学气相沉积法
化学气相沉积法(Chemical vapor deposition，CVD)首次在规模化制备石墨烯的问题方面有了新的突破，它是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一种工艺技术。Kim等[10]在SiO2/Si衬底上沉积厚度为300nm的金属镍，然后将样品置于石英管内，在氩气环境中加热到1000℃，再通入流动的混合气体(其中含甲烷氢气和氩气)，最后在氩气气氛下快速冷却(冷却速率为10℃/s)样品至室温，即制得石墨烯薄膜。用溶剂腐蚀掉镍，使石墨烯薄膜漂浮在溶液表面，然后可将石墨烯转移到任何所需的
衬底上。用制作镍层图形的方式，能够制备出图形化的石墨烯薄膜。他们发现，后期从基体上有效分离出石墨烯片的决定性因素是这种快速冷却的方式。此法制得的样品未经强烈的机械力以及化学药品的处理，保证了石墨烯样品的结晶完整度，有望获得高导电性和高力学性能的石墨烯片。
用CVD法可以制备出大面积高质量的石墨烯，但是理想的基片材料单晶镍的价格太昂贵且工艺复杂，这可能成为影响石墨烯工业化生产的重要因素。目前使用这种方法得到的石墨烯在某些性能上(如输运性能)可以与机械剥离法制备的石墨烯相比，但后者所具有的另一些属性(如量子霍尔效应)并没有在CVD法制备的石墨烯中观测到。同时，CVD法制备的石墨烯的电子性质受衬底的影响很大。
3.7 氧化石墨还原法
氧化石墨还原法使工业化生产石墨烯成为可能。石墨在溶液中于某种条件下能与强氧化剂反应，被氧化后在片层问带上羰基、羟基等基团，使石墨层间距变大成为氧化石墨[11]。Gao[12]将氧化石墨通过NaBH4还原后，将其产品过滤后置于浓硫酸中进一步除去石墨烯片层表面的含氧官能团。在1100℃下热解还原，得到表面含氧官能团数量低、共轭 键恢复良好、导电性能良好的石墨烯材料。Wang[13]将氧化石墨在热溶剂条件下用水合肼还原，得到缺陷位点少的石墨烯。Zhou[14]在基底上利用模板修饰了一层氧化石墨，在电场作用下进行电化学还原，制备得到特定形状的石墨烯。Shen[15]利用苯基过氧化氢(BPO)生成氧化石墨，再通过NaBH4还原，得到新型石墨烯材料。
3.8 溶剂剥离法
溶剂剥离法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。剑桥大学Hernandez等[16]发现适合剥离石墨的溶剂最佳表面张力应该在40~50mJ/m2。，并且在氮甲基吡咯烷酮中石墨烯的产率最高(大约为8％)，电导率为6500S/m。Barron等[17]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，但该方法产率很低，限制它的商业应用。
3.9 溶剂热法
溶剂热法是指在特制的密闭反应器(高压釜)中，采用有机溶剂作为反应介质，通过将反应体系加热至临界温度(或接近临界温度)，在反应体系中自身产生高压而进行材料制备的一种有效方法。Choucair等[18]用溶剂热法解决了规模化制备石墨烯的问题，同时也带来了电导率很低的负面影响。为解决由此带来的不足，研究者将溶剂热法和氧化还原法相结合制备出高质量的石墨烯，Dai等[19]发现溶剂热条件下还原氧化石墨烯制备的石墨烯薄膜电阻小于传统条件下制备的石墨烯。溶剂热法因高温高压封闭体系下可制备高质量石墨烯的特点越来越受科学家的关注，它与其他制备方法的结合将成为石墨烯制备的又一亮点。
3.10 化学剥离法
早在1860年就有文献记载利用KCIO3和HNO3可以制备氧化石墨[20]，氧化石墨的组分没有一定的化学计量比，因此人们试图利用各种模型来解释它的原子结构。现在，核磁共振与X线光电子谱的分析测试表明，氧化石墨含有大量的羟基和羧基等官能团，其层间距(0.7～1.2nm)也较石墨的层间距大(0.335nm)。研究表明，由于大量氧官能团的存在，氧化石墨经过适当的超声处理后极易在水溶液或者有机溶剂中分散，成为均匀的单层氧化石墨溶液。
Stanford大学戴宏杰教授所领导的研究小组在利用化学法剥离HOPG制备石墨烯纳米带方面做了重要工作[21]，他们的方法十分简单，首先将石墨在H2SO4和HNO3中进行氧化处理，然后在Ar气氛下(含3％氢)快速加热至1000℃，在此条件下石墨片将发生剥离，最后将它们在化学溶液中再进行超声分散，就可以得到许多细长的纳米带，且边缘十分平滑。戴宏杰教授与中科院物理研究所王恩哥教授的研究小组合作，对石墨采用剥离一再嵌入一扩张的方法[22]成功制备了高质量石墨烯。电学测量表明，所制备的石墨烯在室温和低温下都具有很高的电导率，比通常用还原氧化石墨方法获得的石墨烯的电导率高2个数量级。通过LB膜组装技术，将悬浮在溶剂里的石墨烯一层一层地转移到固体表面，制成大面积的透明导电膜，研究了它们的光学透过率与膜厚的关系，高质量石墨烯及其LB膜的制备对未来石墨烯的大规模应用具有重要意义。
3.11 微波法
微波化学是刚兴起的新型交叉学科，已经渗透到众多化学领域。微波加热可以在被加热物体的不同深度同时产生热，实现分子水平上的加热，这种“体加热作用”速度快且均匀，可使产率显著提高。微波场可以直接作用于化学体系，从而促进或改变各类化学反应，也可以被用来诱导产生等离子，进而在各种化学反应中加以利用。
Chen等[23]将GO分散到N-N-二甲基乙酰胺与水的混合溶剂中，然后将混合反应液置于微波炉中进行微波热还原，得到的石墨烯的传导性是GO的104倍。该混合溶剂在反应中起溶剂的作用，可控制系统温度不超过其沸点165℃。Sridhar等[24]将石墨与NH4S2O8及H2O2在超声下混合，然后进行微波反应，成功制备了石墨烯。他们指出该过程包括两步反应：首先，NH4S2O8在微波下发生分解产生了氧自由基，在氧自由基的诱导下，石墨纳米片被切开；然后H2O2分解并插入石墨纳米片层间从而导致石墨烯的剥离。
3.12 其它方法
石墨烯的制备方法除了上面介绍的外，还有高温还原、光照还原、微波法、电弧法、电化学法等[25-27]，如何综合运用各种石墨烯制备方法的优势，取长补短，解决石墨烯的难溶解性和不稳定性的问题，完善结构和电性能等是今后研究的热点和难点，也为今后石墨烯的合成开辟了新的道路。
4. 石墨烯的特性
石墨烯具有优异的电学、热学和力学性能。由于其独特的二维结构和优异的晶体学质量，石墨烯具有丰富而新奇的物理现象[28]。
4.1 特殊的结构稳定性
石墨烯结构非常稳定，迄今为止，研究者仍未发现石墨烯中有碳原子缺失的情况。石墨烯中各碳原子之间的连接非常柔韧，当施加外部机械力时，碳原子面就弯曲变形，从而使碳原子不必重新排列来适应外力，就能保持结构稳定。
石墨烯的发现，首先让凝聚态物理学家们惊喜不已。在发现石墨烯以前，大多数物理学家认为，热力学涨落不允许任何二维晶体在有限温度下存在，所以，它的发现立即震撼了凝聚态物理界。虽然理论和实验都认为完美的二维结构无法在非绝对零度稳定存在，但是，现在单层石墨烯已被剥离出来了。石墨烯结构稳
定，可能归结于石墨烯在纳米级别上的微观扭曲。石墨烯在原子尺度上结构非常特殊，必须用相对论量子物理学才能描绘。石墨烯还表现出了异常的整数量子霍尔行为。其霍尔电导=2e2/h，6e2/h，10e2/h......为量子电导的奇数倍，且可以在室温下观测到。这个行为已被科学家解释为“电子在石墨烯里遵守相对论量子力学，没有静质量”。
4.2 优异的导电性
石墨烯稳定的晶格结构使碳原子具有优异的导电性。石墨烯中的电子在轨道中移动时，不会因晶格缺陷或引入外来原子而发生散射。由于原子间作用力十分强，在常温下，即使周围碳原子发生挤撞，石墨烯中电子受到的干扰也非常小。石墨烯最大的特性是其中电子的运动速度达到了光速的1/300，远远超过了电子在一般导体中的运动速度。这使得石墨烯中的电子(或更准确地，应称为“载荷子”)性质和相对论性的中微子非常相似。石墨烯可以吸收大约2.3％的可见光，而这正是石墨烯中载荷子相对论性的体现。
4.3 机械特性
石墨烯是人类已知强度最高的物质此钻石还坚硬，强度比世界上最好的钢铁还要高上100倍。哥伦比亚大学的物理学家对石墨烯的机械特性进行了全面的研究。在试验过程中，他们选取了一些之间粒径为10～20微米的石墨烯微粒作为研究对象。研究人员先是将这些石墨烯样品放在了一个表面被钻有小孔的晶体薄板上，这些孔的直径在1-1.5微米之间。之后，他们用金刚石制成的探针对这些放置在小孔上的石墨烯施加压力，以测试它们的承受能力。结果发现，在石墨烯样品微粒开始碎裂前，它们每100纳米距离上可承受的最大压力居然达到了大约2.9微牛。这一结果相当于要施加55牛顿的压力才能使1米长的石墨烯断裂。换句话说，如果用石墨烯制成包装袋，那么它将能承受大约两吨重的物品。
4.4 电子的相互作用
石墨烯的晶体结构的完整性，保证了电子能在石墨烯平面上畅通无阻的迁移，其迁移速率为传统半导体硅材料的数十至上百倍。这一优势使得石墨烯很有可能取代硅成为下一代超高频率晶体管的基础材料，可广泛应用于高性能集成电路和新型纳米电子器件中。目前，科学家们已经研制出了石墨烯晶体管的原型，并且乐观地预不久就会出现全由石墨烯构成的全碳电路，并能广泛应用于人们
的日常生活中。
此外，二维石墨烯材料中的电子行为与三维材料截然不同，无法用传统的量子力学加以解释，而必须运用更为复杂的相对论量子力学来阐释。因此，石墨烯为相对论量子力学的研究提供了很好的平台，而在这之前，科学家们只能在高能宇宙射线或高能加速器中对该理论进行验证，如今终于可以在普通环境下轻松开展研究了。
5石墨烯的应用[29]
5.1 晶体管
由于导带与价带在费米能级的6个顶点相交，因此石墨烯为零带隙半导体(Zero gap semiconductor)，显示金属性，具有优良的导电性。石墨烯中电子的典型传导速率为8×105m/s，虽然比光速慢很多，但比一般半导体中的电子传导速度大得多。
石墨烯晶体与硅晶片相比具有更大的优势，利用石墨烯做成的晶体管不仅体积小、成本低廉，而且用于开启和关闭的电压非常低，因而非常敏感、更快、功耗更低。过去制造单电子晶体管的尝试大多是采用标准的半导体材料，而且需要冷却到接近绝对零度才能使用，然而石墨烯单电子晶体管在室温下就可以正常工作，而且石墨晶体管能够很容易地设计成想要的各种结构。Geim小组的研究表明石墨烯可能是制备金属晶体管的最好材料，受缺陷散射的影响，电子迁移率在3000~10000cm2/(V·s)之间，如果石墨烯层数较多，其电子迁移率在室温下可以高达15000cm2/(V·s)。2008年4月，Gemi小组利用单原子层构成的石墨烯开发出当时世界最小的晶体管（如图5所示），该晶体管仅1个原子厚、10个原子宽，此项研究表明，石墨烯可以被刻成尺寸不到1个分子大小的单电子晶体管，而且晶体管的尺寸越小性能越好。电子晶体管，而且晶体管的尺寸越小性能越好。
2006—2008年间，石墨烯已被制成弹道输运晶体管和平面场效应管，人们不仅成功地制造了平面场效应晶体管而且观测到了量子干涉效应。由于发热原因，硅基的微计算机处理器在室温条件下每秒钟只能执行一定数量的操作，然而电子在石墨烯中运动几乎不受任何阻力，所产生的热量非常少，而且石墨烯本身就是一个良好的导热体，可以很快地散发热量。2010年2月，美国IBM开发出截止频率为100GHz的石墨烯场效应晶体管，其截止频率比采用Si技术、栅极长度相同
的MOSFET的最大截止频率值还要大2.5倍。因其优异的性能，由石墨烯制造的电子产品运行的速度要快得多，目前硅器件的工作速度已达到太赫兹范围，而石墨烯器件制成的计算机的运行速度可达到太赫兹。如果能进一步开发，其意义不言而喻。除了让计算机运行得更快，石墨烯器件还能用于需高速工作的通信技术和成像技术，有关专家认为，石墨烯很可能首先应用于高频领域，如太赫兹微波成像。
图5 有石墨烯构成的世界上最小的晶体光
5.2 场发射材料
石墨烯纳米片是由单层碳原子平面结构石墨烯堆垛而成，厚度为纳米尺度的两维石墨纳米材料，其极端情况是单层石墨烯，它的一个重要特征是有一条一维尖锐的刀口状边缘，电场增强系数大，是很好的电子场发射材料，再加之导热、导电好，化学性质稳定，力学强度高，可望超过碳纳米管，为解决目前碳纳米管发射不稳定、寿命短、均匀性差等制约场发射材料发展的难题提供了选择。
2002年，研究人员用热丝化学气相沉积法(HF-CVD)生长出石墨烯纳米片薄膜，它由随机分布、分立竖直生长的众多单片石墨烯纳米片组成，且无需催化物，基板温度低(400℃)，还测定了该薄膜的电子场发射开启电场强度约17V/ m，证实了石墨烯纳米片一定的电子场发射能力。近几年来，石墨烯纳米片薄膜的场发
射性能在不断提高，Lahiri等用薄铜片(长约15cm，宽约6cm，厚约50μm)作为衬底，在CVD中生长石墨烯，测出其场发射开启电场强度最低为1.4V/μm。大量实验证实，石墨烯纳米片在场发射显示、阴极射线灯、X射线源和冷电子源器件等领域有广阔的应用前景。
5.3 传感器
石墨烯的一些重要特性使其在传感器的制作及应用方面也有很好的发展前景，如石墨烯独特的二维层状结构使其有大的比表面积，而这是制作高灵敏度传感器的必要因素，事实上这也是其它纳米结构材料用作传感器制作的重要原因。石墨烯用作传感器的另一个重要原因是其独特的电子结构，某些气体分子的吸附能诱导石墨烯的电子结构发生变化，从而使其导电性能快速地发生很大的变化，如当NH3分子在石墨烯表面发生物理吸附后，NH3分子能够提供电子给石墨烯，形成n型掺杂的石墨烯；而吸附H2O和NO2等分子后，它们能从石墨烯接受电子，导致形成p型掺杂的石墨烯。Geim等首次制备了石墨烯气体传感器，当气体分吸附到石墨烯表面作为电子给体和受体时，石墨烯的电导率会发生改变。研究结果表明，当NO2。和H2O吸附到石墨烯表面时，其作为电子受体能够有效地增加石墨烯的导电性，而NH3和CO2分子吸附到石墨烯表面时，作为电子给体的石墨烯的导电率会减小，当把吸附有气体的石墨烯在150℃真空退火时，导电率将会恢复，利用此原理可以实现对气体单分子(NO2、NH3、H2O和CO2等)的检测。
在生物传感器方面，国家纳米科学中心方英课题组和美国哈佛大学Lieber课题组合作首次成功制备了石墨烯与动物心肌细胞的人造突触。研究人员首先通过纳米加工技术得到高信噪比的石墨烯场效应晶体管集成芯片，进而在芯片表面培养鸡胚胎心脏细胞。研究发现，石墨烯和单个心肌细胞之间形成稳定接触，实现了对细胞电生理信号的高灵敏度、非侵入式检测。该研究实现了通过门电势的偏置引起同一石墨烯器件n型和p型工作模式的转变，进而在细胞电生理过程中得到了相反极性的石墨烯电导信号，充分证明了测量生物信号的电学本质。另外，研究人员进一步比较了不同尺寸石墨烯生物传感器、石墨烯与硅纳米线集成传感体系对同一心肌细胞的检测，为发展高集成纳米生物传感阵列提供了理论指导和实验基础。
5.4 超级电容器
超级电容器是一个高效储存和传递能量的体系，具有功率密度大、容量大、使用寿命长、经济环保等优点，被广泛应用于各种电源供应场所。石墨烯拥有大的比表而积和高的电导率，不像多孑L碳材料电极要依赖孔的分布，这使它成为最有潜力的电极材料。
Wang等以石墨烯为电极材料制备的超级电容器功率密度为10kW/kg，能量密度为28.5Wh/kg，最大比电容为205F/g，而且经过1200次循环充放电测试后还保留90％的比电容，拥有较长的循环寿命。
杜庆来等在低温空气气氛和高温氮气气氛下剥离GO制备了两类功能型单层石墨烯。氮气吸附一脱附分析表明，两类样品均具有较大的BET(Brunauer，Emmett andTeller)比表面积，且样品在较低温度下就已经得到有效的剥离。电化学测试结果表明，低温热剥离GO所制备的功能型单层石墨烯在2mol/L KOH体系下的最大比电容值约为220F/g，而通过高温热剥离GO所制备的功能型单层石墨烯其最大比电容值却下降至约150F/g，即通过低温热剥离GO所制备的功能型单层石墨烯具有更优异的超电容性能。
Chen等发现氧化石墨烯-纳米MnO2。复合物中，当负载量m(MnO2)：m(氧化石墨烯)=15：1时，复合材料在第1000个电化学循环的电容保持率由69.0％提升至84.1％，循环性得到有效的提高。
5.5 超导材料
富勒烯和碳纳米管具有很好的超导特性。C60的超导温度达到52K，在此基础上通过掺杂，其超导温度可达到102K。单根碳纳米管大约在15K时也可以显示出超导特性。石墨烯同样作为sp2杂化的材料，同时具有很多奇特的电学性质，是不是也会有这种超导特性呢?石墨烯内存在很强的电子声子耦合，这可以用量子电动力学来分析。在金属中出现电子与声子强烈作用的时候往往预示着超导现象的存在，同样，在石墨烯中的这种现象也可能预示超导现象的出现。Heersche等用石墨烯连接两个超导电极，通过栅电极控制电流密度来研究约瑟夫森效应，观察到有超电流通过，而且即使在零电荷密度时也同样有超电流。这说明石墨烯也具有超导性，并且可能比C60。材料和碳纳米管的超导性能更好，超导温度更高。
5.6 能源储存
材料吸附氢气量和其比表面积成正比，石墨烯拥有质量小、高化学稳定性和
大比表面积的优点，成为储氢材料的最佳候选者。希腊大学Froudaki等设计了新型3D碳材料，孔径尺寸可调，他们将其称为石墨烯柱，当这种新型碳材料掺杂钾原子时，石墨烯柱的储氢量可达到6.1％(质量分数)。Attic等用钙原子(Ca)掺杂石墨烯，利用第一性原理和从头算起的方法得到石墨烯被Ca原子掺杂后储氢量约为8.4％(质量分数)；他们还发现氢分子的键能适合在室温下吸/放氢，Ca会留在石墨烯表面，有利于循环使用，Attic的研究结果又一次推动石墨烯储氢的发展向前迈进了一步。
5.7 透明电极
工业上已经商业化的透明薄膜材料是氧化铟锡(ITO)，由于铟元素在地球上的含量有限，价格昂贵，且毒性很大，使它的应用受到了限制。作为碳质材料的新星，石墨烯由于拥有低维度和在低密度的条件下能形成渗透电导网络的特点被认为是氧化铟锡的替代材料，石墨烯以制备工艺简单、成本低的优点为其商业化铺平了道路。Mullen等通过浸渍涂布法沉积被热退火还原的石墨烯，薄膜电阻为900Ω，透光率为70％，薄膜被做成了染料太阳能电池的正极，太阳能电池的能量转化效率为0.26％。2009年，Mullen等以乙炔为还原气和碳源，采用高温还原方法制备了高电导率(1425S/cm)的石墨烯，使石墨烯作为导电玻璃的替代材料成为可能。
5.8 复合材料
石墨烯独特的物理、化学和力学性能为复合材料的开发提供了原动力，可望开辟诸多新颖的应用领域，诸如新型导电高分子材料、多功能聚合物复合材料和高强度多孔陶瓷材料等。
Yan等利用石墨烯的高比表面积和高的电子迁移率，制备了以石墨烯为支撑材料的聚苯胺石墨烯复合物，该复合物拥有高的比电容(1046F/g)，远远大于纯聚苯胺的比电容(115F/g)。
杨波等以自制的苯丙乳液和石墨烯为原料，通过简单共混的方式制备出新型石墨烯/苯丙乳液复合导电膜。他们发现当石墨烯质量分数较低时，石墨烯在高分子基体中分散均匀，复合导电膜导电性良好，表面电阻率达到0.29Ω·cm；随着石墨烯质量分数的增加，其在高分子基体中的分散性变差，材料内部孔洞增大、增多，导电性下降。
Yang等找到了制造石墨烯和碳纳米管混合材料的新方法，所得混合材料是铟锡氧化物理想的高性能替代品，有望作为太阳能薄膜电池和家用电器设备的透明导体。
石墨烯的加入提高了复合材料的多功能性和复合材料的加工性能，为复合材料提供了更广阔的应用领域。
5.9 高硬度材料
哥伦比亚大学的物理学家James Hone对石墨烯的力学特性进行了全面的研究。实验将一些10～20μm的石墨烯微粒放在了一个表面被钻有直径为～1.5μm 的小晶体孔薄板上，然后用金刚石制成的探针对这些放置在小孔上的石墨烯施加压力，结果表明，在石墨烯样品微粒开始碎裂前，它们每100nm距离上可承受的最大压力达到约2.9μN。据科学家们测算，这一结果相当于要施加55N的压力才能使1m长的石墨烯断裂。如果物理学家们能制取出厚度相当于普通食品塑料包装袋的(厚度约100nm)石墨烯，那么需要施加约2×104 N的压力才能将其扯断。换言之，如果用石墨烯制成包装袋，它将能承受大约2000kg重力，这将对人们的日常工作、生活产生巨大的影响。
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摘要：2013年1月，石墨烯入选欧盟两项“未来和新兴技术旗舰项目”之一（另一项为“人类大脑工程”），欧盟委员会计划在未来十年投入10亿欧元开展石墨烯应用技术研发与产业化，再一次激起了各界对这一革命性材料的关注。 关键字：石墨烯;态势;趋势;技术转移;石墨烯;态势;趋势;技术转移;石墨烯;技术转化;产业化 石墨烯（Graphene）又称单层墨，是一种新型的二维纳米材料，也是目前发现的硬度最高、韧性最强的纳米材料。因其特殊纳米结构和优异的物理化学性能，石墨烯在电子学、光学、磁学、生物医学、催化、储能和传感器等领域应用前景广阔，被公认为21世纪的“未来材料”和“革命性材料”。英国两位科学家因发现从石墨中有效分离石墨烯的方法而获得2010年诺贝尔奖，引起了科学界和产业界的高度关注，石墨烯相关专利开始呈现爆发式增长（2010年353件，2012年达1829件）。世界各国纷纷将石墨烯及其应用技术研发作为长期战略予以重点关注，美国、欧盟各国和日本等国家相继开展了大量石墨烯研发计划和项目。总体看来，石墨烯技术开始进入快速成长期，并迅速向技术成熟期跨越。全球石墨烯技术研发布局竞争日趋激烈，各国的技术优势正在逐步形成，但总体竞争格局还未完全形成。具体发展态势如下： 态势一：制备与改性的突破为产业化提供了技术支撑 一方面，石墨烯制备技术取得突破。石墨烯制备技术与设备是石墨烯生产的基础。一直以来，石墨烯大规模制备技术是阻碍其产业化的最重要因素。近来，石墨烯制备技术取得了若干突破，目前已形成自上而下（Top-Down）和自下而上（Bottom-Up）两种途径，开发出了从简易低成本制造到大面积量产工艺的多种方法，包括：机械剥离、氧化还原法、化学气象沉积（CVD）、外延生长、有机合成、液相剥离等。这些方法各有优缺点，需要根据不同的需求进行选择（表1）。其中，氧化还原法因成本低且易实现，有望成为最具发展前景的制备方法之一。同时，各种方法
神奇的石墨烯 ——石墨烯的研究进展 石墨烯简介 石墨烯（Graphene），又称单层石墨，是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。 石墨烯一直被认为是假设性的结构，无法单独稳定存在[1]，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，成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯，而证实它可以单独存在，两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”为由，共同获得2010年诺贝尔物理学奖。 石墨烯目前是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光"；导热系数高达5300 W/m?K，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率*超过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，为目前世上电阻率最小的材料。因为它的电阻率极低，电子跑的速度极快，因此被期待可用来发展出更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体，也适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。 石墨烯另一个特性，是能够在常温下观察到量子霍尔效应。 石墨烯的碳原子排列与石墨的单原子层雷同，是碳原子以sp2混成轨域呈蜂巢晶格(honeycomb crystal lattice)排列构成的单层二维晶体。石墨烯可想像为由碳原子和其共价键所形成的原子尺寸网。石墨烯的命名来自英文的graphite(石墨) + -ene(烯类结尾)，也可称为“单层石墨”。石墨烯被认为是平面多环芳香烃原子晶体。 石墨烯的结构非常稳定，碳碳键（carbon-carbon bond）仅为1.42?。石墨烯内部的碳原子之间的连接很柔韧，当施加外力于石墨烯时，碳原子面会弯曲变形，使得碳原子不必重新排列来适应外力，从而保持结构稳定。这种稳定的晶格结构使石墨烯具有优秀的导热性。另外，石墨烯中的电子在轨道中移动时，不会因晶格缺陷或引入外来原子而发生散射。由于原子间作用力十分强，在常温下，即使周围碳原子发生挤撞，石墨烯内部电子受到的干扰也非常小。石墨烯是构成下列碳同素异形体的基本单元：石墨，木炭，碳纳米管和富勒烯。完美的石墨烯是二维的，它只包括六边形(等角六边形); 如果有五边形和七边形存在，则会构成石墨烯的缺陷。12个五角形石墨烯会共同形成富勒烯。 石墨烯卷成圆桶形可以用为碳纳米管；另外石墨烯还被做成弹道晶体管（ballistic transistor）并且吸引了大批科学家的兴趣。在2006年3月，佐治亚理工学院研究员宣布, 他们成功地制造了石墨烯平面场效应晶体管，并观测到了量子干涉效应，并基于此结果，研究出以石墨烯为基材的电路. 石墨烯的问世引起了全世界的研究热潮。它是已知材料中最薄的一种，质料非常牢固坚硬，在室温状况，传递电子的速度比已知导体都快。石墨烯的原子尺寸结构非常特殊，必须用量子场论才能描绘。 既然石墨烯这么的神奇，有这么多的特性，那它的制备会不会特别难呢？ 事实表明现在大规模的制造石墨烯还比较困难，但小规模的制造用于科研还是比较容易
2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，用高度定向的热解石墨首次获得了独立存在的高质量石墨烯，打破了传统的物理学观点:二维晶体在常温下不能稳定存在。两人也因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。 石墨烯是一种碳原子分布在二维蜂巢晶体点阵上的单原子层晶体。被认为是构建所有其他维数石墨材料的基本单元，它可以包裹成零维的富勒烯，卷曲成一维的碳纳米管或者堆垛成三维的石墨，如图所示。石墨烯晶体C-C键长为0.142nm，每个碳原子4 个价电子中的3 个通过σ键与临近的3个碳原子相连，S、Px 和Py3个杂化轨道形成强的共价键合，组成sp2杂化结构。这些σ键赋予了石墨烯极其优异的力学性质和结构刚性。拉伸强度高达130Gpa，破坏强度为42N/m，杨氏模量为1.0TPa,断裂强度为125Gpa 与碳纳米管相当。石墨烯的厚度仅为0.35nm左右，是世界上最薄的二维材料。石墨烯一层层叠起来就是石墨，厚1毫米的石墨大约包含300万层石墨烯。铅笔在纸上轻轻划过，留下的痕迹就可能是几层甚至仅仅一层石墨烯。（百度百科）石墨烯的硬度比最好的钢铁强100倍，甚至还要超过钻石，是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料。
石墨烯结构示意图（10） 石墨烯目前最有潜力的应用是成为硅的替代品，制造超微型晶体管，用来生产未来的超级计算机。传统的半导体和导体，例如硅和铜，由于电子和原子的碰撞，传统的半导体和导体用热的形式释放了一些能量，2013年一般的电脑芯片以这种方式浪费了72%-81%的电能。而在石墨烯中，每个碳原子都有一个垂直于碳原子平面的σz轨道的未成键的p电子，在晶格平面两侧如苯环一样形成高度巡游的大π键，可以在晶体中自由高效的迁移，且运动速度高达光速的1/300，电子能量不会被损耗，赋予了石墨烯良好的导电性。晶格平面两侧高度巡游的大π键电子又使其具有零带隙半导体和狄拉克载流子特性宽
多孔石墨烯材料的研究进展 摘要：多孔石墨烯材料同时结合了石墨烯和多孔材料的优点，具有独特的二维结构及优异的理化性质，是一种具备巨大应用潜力的新型纳米碳质材料。然而单一的石墨烯材料很难充分满足各个领域的应用需求，且石墨烯片层容易堆叠和团聚，制约了其实际应用的发展。通过掺杂、改性、组装和复合等手段制备石墨烯衍生物及石墨烯纳米复合物等石墨烯基材料可以丰富并优化石墨烯的性质，拓展并提升石墨烯的性能，对于促进石墨烯的实际应用具有重大意义。作为一种新型石墨烯衍生物，多孔石墨烯以其二维片状结构、超高比表面积、开放的能带间隙、丰富的活性位点等特性吸引了研究者的很大关注。 关键词：石墨烯；杂化；石墨烯衍生物 引言 如果以化学家的视角将人类和世界写成一本书，碳元素必将会跻身关键词之列：从碳基生命到无机碳素，从史前壁画到太空天梯，从钻木取火到蒸汽革命，再从笔墨纸砚书酒花到柴米油糖酱醋茶，碳的身影无处不在，不可替代。作为世界上最为普遍和奇妙的元素，碳变化多端的魅力归因于其电子轨道杂化方式的多样性及其特殊的成键能力和成键方式。碳原子含有四个价电子，往往以sp，sp2和sp3等杂化形式构成具有不同性质的单质或化合物。以碳单质为例，碳元素存在多种结构、性质迥异的同素异形体。其中sp杂化形式的卡宾碳异常活泼，不易单独稳定存在；sp3杂化的金刚石稳定、超硬、价高，化学修饰较困难；sp2杂化的石墨、石墨烯化学修饰较易且具有独特的电子共轭体系，此外还存在杂化形式介于sp2杂化和sp3杂化之间的富勒烯及包含多种杂化形式碳原子的无定形碳等等。碳家族的众多成员极大丰富了碳质材料的性质，为其在各领域的广泛应用奠定了基础[1]。 1石墨烯及石墨烯基材料 石墨烯即单层或少层石墨薄片，是sp2杂化碳原子按照蜂窝状六元环结构排列而成的二维平面网络结构。2004年，曼彻斯特大学的Novoselov和Geim教授研究组利用机械剥离法成功得到独立存在的单原子层石墨烯，两位物理学家因这一开创性的发现在2010年共同获得诺贝尔物理学奖。然而当我们认真地追根溯源时，会发现石墨烯并非一颗横空出世的新星，围绕石墨烯的讨论已经在科学界
2015年秋季学期研究生课程考核 （读书报告、研究报告） 考核科目:复合材料专题报告学生所在院（系）:航天学院 学生所在学科:工程力学 学生姓名:刘猛雄 学号:15S018001 学生类别:学术型 考核结果阅卷人
1 石墨烯的制备 (3) 1.1 试剂 (3) 1.2 仪器设备 (3) 1.3 样品制备 (4) 2 石墨烯表征 (4) 2.1 石墨烯表征手段 (4) 2.2 石墨烯热学性能及表征 (6) 2.2.1 石墨烯导热机制 (6) 2.2.2石墨烯热导率的理论预测与数值模拟 (6) 2.2.3 石墨烯导热性能的实验测定 (7) 3 石墨烯力学性能研究 (9) 3.1石墨烯的不平整性和稳定性 (10) 3.2 石墨烯的杨氏模量、强度等基本力学性能参数的预测 (11) 3.3石墨烯力学性能的温度相关性和应变率相关性 (12) 3.4 原子尺度缺陷和掺杂等对石墨烯力学性能的影响 (13)
石墨烯的材料与力学性能分析石墨烯以其优异的性能和独特的二维结构成为材料领域研究热点，石墨烯是一种由单层碳原子紧密堆积成二维蜂窝状晶格结构的碳质新材料。2004年Geim等用微机械剥离的方法成功地将石墨层片剥离, 观察到单层石墨层片, 这种单独存在的二维有序碳被科学家们称为石墨烯。2004 年英国科学家首次制备出了由碳原子以sp2杂化连接的单原子层构成的新型二维原子晶体—石墨烯，其厚度只有0.3354 nm,是目前世界上发现最薄的材料。石墨烯具有特殊的单原子层结构和新奇的物理性质:强度达130GPa、热导率约5000 J/(m2K2s)、禁带宽度乎为零、载流子迁移率达到23105 cm2/(V2s)、高透明度(约97.7%)、比表面积理论计算值为2630 m2/g,石墨烯的杨氏模量(1100GPa)和断裂强度(125GPa)与碳纳米管相当,它还具有分数量子霍尔效应、量子霍尔铁磁性和零载流子浓度极限下的最小量子电导率等一系列性质。在过去几年中,石墨烯已经成为了材料科学领域的一个研究热点。为了更好地利用石墨烯的这些特性,研究者采用了多种方法制备石墨烯。随着低成本可化学修饰石墨烯的出现,人们可以更好地利用其特性制备出不同功能的石墨烯复合材料。 1 石墨烯的制备 石墨烯的制备从最早的机械剥离法开始逐渐发展出多种制备方法,如:晶体外延生长法、化学气相沉积法、液相直接剥离法以及高温脱氧和化学还原法等。我国科研工作者较早开展了石墨烯制备的研究工作。化学气相沉积法是一种制备大面积石墨烯的常用方法。目前大多使用烃类气体(如CH4、C2H2、C2H4等)作为前驱体提供碳源，也可以利用固体碳聚体提供碳源,如Sun等利用化学气相沉积法将聚合物薄膜沉积在金属催化剂基体上,制备出高质量层数可控的石墨烯。与化学气相沉积法相比,等离子体增强化学气相沉积法可在更低的沉积温度和更短的反应时间内制备出单层石墨烯。此外晶体外延生长法通过加热单晶6H-SiC 脱除Si,从而得到在SiC表面外延生长的石墨烯。但是SiC晶体表面在高温过程中会发生重构而使得表面结构较为复杂,因此很难获得大面积、厚度均一的石墨烯。而溶剂热法因高温高压封闭体系下可制备高质量石墨烯的特点也越来越受研究人员的关注。相比于其他方法，通过有机合成法可以制备无缺陷且具有确定结构的石墨烯纳米带。 1.1 试剂 细鳞片石墨(青岛申墅石墨制品厂,含碳量90%-99.9%，过200 目筛)，高锰酸钾(KMnO4，纯度≥99.5%)，浓硫酸(H2SO4, 纯度95.0%-98.0%)，过氧化氢(H2O2, 纯度≥30%), 浓盐酸(HCl, 纯度36.0%-38.0%)均购自成都市科龙化工试剂厂;氢氧化钠(NaOH, 纯度≥96%)购自天津市致远化学试剂有限公司;水合肼(N2H42H2O, 纯度≥80%)购自成都联合化工试剂研究所. 实验用水为超纯水(>10 MΩ2cm). 1.2 仪器设备 恒温水浴锅(DF-101型,河南予华仪器有限公司), 电子天平(JT2003型,余姚市金诺天平仪器有限公司),真空泵(SHZ-D(Ⅲ)型,巩义市瑞德仪器设备有限公司),超声波清洗器(KQ5200DE型, 昆山市超声仪器有限公司),离心机(CF16RX型, 日本日立公司),数字式pH计(PHS-2C型,上海日岛科学仪器有限公司),超纯水系统(UPT-II-10T型,成都超纯科技有限公司)。
第一章石墨烯性能及相关概念 1 石墨烯概念 石墨烯（Graphene）是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。石墨烯狭义上指单层石墨，厚度为0.335nm，仅有一层碳原子。但实际上，10层以内的石墨结构也可称作石墨烯，而10层以上的则被称为石墨薄膜。单层石墨烯是指只有一个碳原子层厚度的石墨，碳原子-碳原子之间依靠共价键相连接而形成蜂窝状结构。完美的石墨烯具有理想的二维晶体结构，由六边形晶格组成，理论比表面积高达2.6×102m2 /g。石墨烯具有优异的导热性能(3×103W/(m?K))和力学性能(1.06×103 GPa)。此外，石墨烯稳定的正六边形晶格结构使其具有优良的导电性，室温下的电子迁移率高达1.5×104 cm2 / (V·s)。石墨烯特殊的结构、突出的导热导电性能和力学性能，引起科学界巨大兴趣，成为材料科学研究热点。 石墨烯结构图
2 石墨烯结构 石墨烯指仅有一个原子尺度厚单层石墨层片，由 sp2 杂化的碳原子紧密排列而成的蜂窝状晶体结构。石墨烯中碳 -碳键长约为 0.142nm。每个晶格内有三个σ键，连接十分牢固形成了稳定的六边状。垂直于晶面方向上的π键在石墨烯导电的过程中起到了很大的作用。石墨烯是石墨、碳纳米管、富勒烯的基本组成单元，可以将它看做一个无限大的芳香族分子，平面多环烃的极限情况就是石墨烯。 形象来说，石墨烯是由单层碳原子紧密堆积成二维蜂窝状晶格结构，看上去就像一张六边形网格构成的平面。在单层石墨烯中，每个碳原子通过 sp2 杂化与周围碳原子成键给构整流变形，每一个六边单元实际上类似苯环，碳原子都贡献出个一个未成键电子。单层石墨烯厚度仅0.35nm ，约为头发丝直径的二十万分之一。 石墨烯的结构非常稳定，碳原子之间连接及其柔韧。受到外力时，碳原子面会发生弯曲变形，使碳原子不必重新排列来适应外力，从而保证了自身的结构稳定性。 石墨烯是有限结构，能够以纳米级条带形式存在。纳米条带中电荷横向移动时会在中性点附近产生一个能量势垒，势垒随条带宽度的减小而增大。因此，通过控制石墨烯条带的宽度便可以进一步得到需要的势垒。这一特性是开发以石墨烯为基础的电子器件的基础。
石墨烯材料的研究进展 摘要：石墨烯是近年被发现和合成的一种新型二维碳质纳米材料。由于其独特的结构 和新奇的物化性能，在改善复合材料的热性能、力学性能和电性能等方面具有很大的潜力，已成为纳米复合材料研究的热点。综述了石墨烯纳米复合材料的制备与应用研究进展，并对石墨烯纳米复合材料的发展前景进行了展望。 关键词：石墨烯；纳米复合材料；制备；应用 1，材料的基本情况 石墨烯是碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的碳质材料，是构成其它碳同素异形体的基本单元。石墨烯的理论研究已有６０多年的历史，一直被认为是假设性的结构，无法单独稳定存在。２００４年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫用胶带反复剥离高定向热解石墨的方法，得到了稳定存在的石墨烯。石墨烯的出现颠覆了传统理论，使碳的晶体结构形成了从零维的富勒烯、一维的碳纳米管、二维的石墨烯到三维的金刚石和石墨的完整体系。 石墨烯的结构非常稳定。石墨烯内部的碳原子之间的连接很柔韧，当施加外力于石墨烯时，碳原子面会弯曲变形，使得碳原子不必重新排列来适应外力，从而保持结构稳定。这种稳定的晶格结构使石墨烯具有优秀的导热性。石墨烯是构成石墨，木炭，碳纳米管和富勒烯碳同素异形体的基本单元。完美的石墨烯是二维的，它只包括六边形(等角六边形); 如果有五边形和七边形存在，则会构成石墨烯的缺陷。12个五角形石墨烯会共同形成富勒烯。石墨烯卷成圆桶形可以用为碳纳米管 石墨烯的出现在科学界激起了巨大的波澜，人们发现，石墨烯具有非同寻常的导电性能、超出钢铁数十倍的强度和极好的透光性，它的出现有望在现代电子科技领域引发一轮革命。 石墨烯目前是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光；导热系数高于碳纳米管和金刚石，石墨烯是迄今为止世界上强度最大的材料，据测算如果用石墨烯制成厚度相当于普通食品塑料包装袋厚度的薄膜（厚度约100 纳米），那么它将能承受大约两吨重物品的压力，而不至于断裂，石墨烯是世界上导电性最好的材料。 常温下其电子迁移率比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率比铜或银更低，为目前世上电阻率最小的材料。因为它的电阻率极低，电子迁移的速度极快，因此被期待可用来发展出更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体，也适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。石墨烯另一个特性，是能够在常温下观察到量子霍尔效应。 2，最热的应用合成 石墨烯的应用范围广阔。根据石墨烯超薄，强度超大的特性，石墨烯可被广泛应用于各领域． 根据其优异的导电性，使它在微电子领域也具有巨大的应用潜力。石墨烯有可能会成为硅的替代品，制造超微型晶体管，用来生产未来的超级计算机，碳元素更高的电子迁移率可以使未来的计算机获得更高的速度。最小最快石墨烯晶体管。2011年4月7日IBM向媒体展示了其最快的石墨烯晶体管，该产品每秒能执行1550亿个循环操作，比之前的试验用晶体管快50%。 石墨烯材料还是一种优良的改性剂，在新能源领域如超级电容器、锂离子电池方面，由
1.石墨烯（Graphene）的结构 石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢状晶格的平面薄膜，是一种只有一个原子层厚度的二维材料。如图1.1所示，石墨烯的原胞由晶格矢量a1和a2定义每个原胞内有两个原子，分别位于A和B的晶格上。C原子外层3个电子通过sp2杂化形成强σ键（蓝），相邻两个键之间的夹角120°，第4个电子为公共，形成弱π键（紫）。石墨烯的碳-碳键长约为0.142nm，每个晶格内有三个σ键，所有碳原子的p轨道均与sp2杂化平面垂直，且以肩并肩的方式形成一个离域π键，其贯穿整个石墨烯。 如图1.2所示，石墨烯是富勒烯（0维）、碳纳米管（1维）、石墨（3维）的基本组成单元，可以被视为无限大的芳香族分子。形象来说，石墨烯是由单层碳原子紧密堆积成的二维蜂巢状的晶格结构，看上去就像由六边形网格构成的平面。每个碳原子通过sp2杂化与周围碳原子构成正六边形，每一个六边形单元实际上类似一个苯环，每一个碳原子都贡献一个未成键的电子，单层石墨烯的厚度仅为0.335nm，约为头发丝直径的二十万分之一。 图 1.1（a）石墨烯中碳原子的成键形式（b）石墨烯的晶体结构。 图1.2石墨烯原子结构图及它形成富勒烯、碳纳米管和石墨示意图石墨烯按照层数划分，大致可分为单层、双层和少数层石墨烯。前两类具有
相似的电子谱，均为零带隙结构半导体（价带和导带相较于一点的半金属），具有空穴和电子两种形式的载流子。双层石墨烯又可分为对称双层和不对称双层石墨烯，前者的价带和导带微接触，并没有改变其零带隙结构；而对于后者，其两片石墨烯之间会产生明显的带隙，但是通过设计双栅结构，能使其晶体管呈示出明显的关态。 单层石墨烯（Graphene）：指由一层以苯环结构（即六角形蜂巢结构）周期性紧密堆积的碳原子构成的一种二维碳材料。 双层石墨烯（Bilayer or double-layer graphene）：指由两层以苯环结构（即六角形蜂巢结构）周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式（包括AB堆垛，AA堆垛，AA‘堆垛等）堆垛构成的一种二维碳材料。 少层石墨烯（Few-layer or multi-layer graphene）：指由3-10层以苯环结构（即六角形蜂巢结构）周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式（包括ABC 堆垛，ABA堆垛等）堆垛构成的一种二维碳材料。 石墨烯（Graphenes）：是一种二维碳材料，是单层石墨烯、双层石墨烯和少层石墨烯的统称。 由于二维晶体在热力学上的不稳定性，所以不管是以自由状态存在或是沉积在基底上的石墨烯都不是完全平整，而是在表面存在本征的微观尺度的褶皱，蒙特卡洛模拟和透射电子显微镜都证明了这一点。这种微观褶皱在横向上的尺度在8~10nm 范围内，纵向尺度大概为 0.7~1.0nm。这种三维的变化可引起静电的产生，所以使石墨单层容易聚集。同时，褶皱大小不同，石墨烯所表现出来的电学及光学性质也不同。 图1.3 单层石墨烯的典型构象 除了表面褶皱之外，在实际中石墨烯也不是完美存在的，而是会有各种形式的缺陷，包括形貌上的缺陷（如五元环，七元环等）、空洞、边缘、裂纹、杂原子等。这些缺陷会影响石墨烯的本征性能，如电学性能、力学性能等。但是通过一些人为的方法，如高能射线照射，化学处理等引入缺陷，却能有意的改变石墨烯的本征性能，从而制备出不同性能要求的石墨烯器件。 2.石墨烯的性质 2.1 力学特性
石墨烯材料研究现状及应用前景 崔志强 （重庆文理学院材料与化工学院，重庆永川402160） 摘要：近几年来, 石墨烯材料以其独特的结构和优异的性能, 在化学、物理和材料学界引起了轰动。本文引用大量最新的参考文献,阐述了石墨烯的制备方法如机械剥离法、取向附生法、加热 SiC 法、爆炸法、石墨插层法、热膨胀剥离法、电化学法、化学气相沉积法、氧化石墨还原法、球磨法等，分析了各种制备方法的优缺点。论述了石墨烯材料在透明电极、传感器、超级电容器、能源储存、复合材料等方面的应用，同时简要分析了石墨烯材料研究的现实意义，展望了其未来的发展前景。 关键词：石墨烯材料；制备方法；现实意义；发展现状；应用前景 中图分类号: TQ323 文献标识码:A 文章编号: Research status and application prospect of graphene materials Cui Zhiqiang (Faculty of materials and chemical engineering, Chongqing Academy of Arts and Sciences, Yongchuan, Chongqing 402160) Abstract: In recent years, graphene has caused a sensation in chemical, physical and material science due to its unique structure and excellent properties. Cited in this paper a large number of the latest references, expounds the graphene preparation methods such as layer method, thermal mechanical stripping method, orientation epiphytic method, heating SiC method, explosion, graphite intercalation expansion stripping method, electrochemical method, chemical vapor phase deposition method, graphite oxide reduction method, ball milling method, and analyze the advantages and disadvantages of various preparation methods. This paper discusses the application of graphene materials in transparent electrodes, sensors, super capacitors, energy storage and composite materials, and briefly analyzes the practical significance of the study of graphene materials, and gives a prospect of its future development. Keywords: graphene materials; preparation methods; practical significance; development status; application prospect 0 引言 1985 年英美科学家发现富勒烯[1]和1991 年日本物理学家Iijima 发现碳纳米管[2]，加之英国曼彻斯特大学科学家于2004 年成功制备石墨烯[3]之后，金刚石（三维）、石墨（三维）、石墨烯（二维）、碳纳米管（一维）和富勒烯（零维）组成了一个完整的碳系材料“家族”。从理论上说，石墨烯是除金刚石外所有碳晶体的基本结构单元，如果从石墨烯上“剪”出不同形状的薄片，进一步就可以包覆成零维的富勒烯，卷曲成一维的碳纳米管，堆叠成三维的石墨，如图1 所示[4]。由于石墨烯优异的电学、热学、力学性能，近年来各国科研人员对其的研究日益增长，已经是材料科学领域的研究热点之一。2010 年诺贝尔物理学奖揭晓[5-6]之后，人们对石墨烯的研究和关注越来越多，新的发现不断涌现。在不断深入研究石墨烯的制备方法和性质的过程中，其应用领域也在不断扩大。由于石墨烯缺乏带隙以及在室温下的超高电子迁移率、低于银铜的电阻率、高热导率[7]等，在光电晶体管、生化传感器、电池电极材料和复合材料方面有着很高
石墨烯材料研究进展 化学工程与工艺 0909403068 王月 摘要：石墨烯具有非凡的物理及电学性质，如高比表面积、高导电性、高机械强度、易于修饰及大规模生产等。2004年石墨烯的成功剥离，使石墨烯成为形成纳米尺寸晶体管和电路的“后硅时代”的新潜力材料，其产品研发和应用目前正在全球范围内急剧增加。本文通过对石墨烯的特性、制备和应用现状几方面进行了综述。 关键词：石墨烯制备应用进展 石墨烯是碳 原子紧密堆 积成单层二 维蜂窝状晶 格结构的一 种碳质新材 料，是构筑 零维富勒 烯、一维碳 纳米管、三 维体相石墨等sp2杂化碳（即碳以双键相连或连接其他原子）的基本结构单元，如图1所示。石墨烯的理论研究已有60多年的历史，但直至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，
利用胶带剥离高定向石墨的方法获得真正能够独立存在的二维石墨 烯晶体，并发现了石墨烯载流子的相对论粒子特性，才引发石墨烯研 究热。这以后，制备石墨烯的新方法层出不穷，人们发现，将石墨烯 引入工业化生产的领域已为时不远了[1]。 1石墨烯的特性 石墨烯是零带隙半导体，有着独特的载流子特性，为相对论力学 现象的研 究提供了一条重要 途径；电子在石墨 烯中传输的阻力很 小，在亚微米距离 移动时没有散射，具 有很好的电子传输 性质；石墨烯韧性 好，它们每100nm 距离上承受的最大 压力可达2.9N ［2］，是迄今为止发现的力学性能最好的材料之一。石墨烯特有的 能带结构使空穴和电子相互分离，导致了新电子传导现象的产生,如 量子干涉效应、不规则量子霍尔效应。Novoselov 等观察到石墨烯具 有室温量子霍耳效应，使原有的温度范围扩大了10倍。石墨烯在很 多方面具备超越现有材料的特性，具体如图 2 ［3］所示，日本企业的 一名技术人员形容单层石墨碳材料“石墨烯”是“神仙创造的材料”。 图2 石墨烯的特点
石墨烯力学性能研究进展* 韩同伟‘贺鹏飞2,t骆英‘张小燕“ 江苏大学土木工程与力学学院，江苏镇江212013 2同济大学航空航天与力学学院，上海200092 3江苏大学化学化工学院，江苏镇江212013 摘要石墨烯是近年来发现的由单层碳原子通过共价键结合而成的具有规则六方对称的理想二维晶体，是继富勒烯和碳纳米管之后的又一种新型低维碳材料.由于具有非凡的电学、热学和力学性能以及广阔的应用前景，石墨烯被认为是具有战略意义的新材料，近年来迅速成为材料科学和凝聚态物理等领域最为活跃的研究前沿.本文简要介绍了研究石墨烯力学性能的实验测试、数值模拟和理论分析方法，重点综述了石墨烯力学性能的最新研究进展，主要包括二维石墨烯的不平整性和稳定性，石墨烯的杨氏模量、强度等基本力学性能参数的预测，石墨烯力学性能的温度相关性和应变率相关性、原子尺度缺陷和掺杂等对力学性能的影响以及石墨烯在纳米增强复合材料和微纳电子器件等领域的应用，最后对石墨烯材料与结构的力学研究进行了展望. 关键词石墨烯，力学性能.分子动力学，缺陷 1引言 石墨烯(graphene)，又称为二维石墨片，是由单层碳原子通过共价键(碳5pz杂化轨道所形成的二键、二键)结合而成的具有规则六方对称的理想二维晶体11-21，如图1所示，于2004年由英国曼彻斯特大学的安德烈·盖姆(Andre Geim)和康斯坦丁·诺沃肖罗夫(Konstantin Novoselov)首先发现[fll，是继富勒烯(Cso)和碳纳米管(CNTs)之后的又一种新型低维碳材料，其厚度仅为头发丝直径的20万分之一。约为0.335 nm，是目前发现的最薄的层状材料. 在石墨烯中，每个碳原子通过很强的0键(自然界中最强的化学键)与其他3个碳原子相连接，这些很强的碳一碳键致使石墨烯片层具有极其优异的力学性质和结构刚性.碳原子有4个价电子，每个碳原子都贡献一个未成键的兀电子。这些兀电子与平面成垂直的方向可形成二轨道，二电子可在晶体中自由移动，赋予石墨烯良好的导电性.但这些面外离位的二键与相邻层内的二键的层间相互作用远远小于一个6键，即片层间的作用力较弱，因此石墨层间很容易互相剥离，形成薄的石墨片.石墨烯的碳基二维晶体是形成sp“杂化碳质材料的基元，它可以包裹起来形成零维的富勒烯(fullerene, Cso)，卷起来形成一维的纳米碳管(carbon nanotube, CNT)，层层堆积形成三维的石墨(graphite)，石墨烯是构建众多碳质材料的基本结构单元[[3J，如图2所示. 由于独特的二维结构以及优异的晶体品质，石墨烯具有十分优异的电学、热学、磁学和力学性能fl-$1，有望在高性能纳米电子器件、复合材料、场发射材料、气体传感器、能量存储等领域获得广泛应用.石墨烯是零隙半导体，具有一般低维碳材料所无法比拟的载流子特性，是其备受关注的重要原因之一石墨烯成为凝聚态物理学中独一无二的描述无质量狄拉克一费米子(masslessDirac Fermions)的模型体系，这种现象导致了许多新奇的电学性质因此，石墨烯为相对论量子电动力学现象的研究提供了重要借鉴.研究还表明，石墨烯的热导率和机械强度(5kW}m-1}K-1和1.06 TPa)可与宏观石墨材料相媲美，断裂强度与碳纳米管相当f7-sl.此外，石墨烯为制备集超高导电、导热及机械性能等各种优越性能于一体的新型功能复合材料提供了一种理想的纳米填料[fl。一’‘].因此，石墨烯被誉为新一代战略材料，近年来迅速成为材料科学和凝聚态物理领域最为活跃的研究前沿[2,1“一’51. 2009年12月，Science杂志将石墨烯研究取得新进展”列为2009年十大科技进展之一2010年10月，英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈·盖姆和康斯坦丁.诺沃肖罗夫因在二维空间材料石墨烯方面的开创性实验而获得诺贝尔物理学奖，由此引发石墨烯新的研究热潮.
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/ab10597978.html, 石墨烯的研究进展概述 作者：兰耀海 来源：《建材发展导向》2014年第03期 摘要：由于石墨烯具有独特的结构和优越的性能，现己逐渐应用于电子材料、薄膜材 料、储能材料、液晶材料、催化材料等先进的功能材料领域。石墨烯复合材料是石墨烯应用研究中的重要领域，近年来已成为材料研究的热门领域。文章主要对石墨烯的物理化学性质、制备方法、石墨烯复合材料以及应用领域进行简单总结，并对未来石墨烯复合材料的发展做一展望。 关键词：石墨烯；复合材料；研究进展 1 石墨烯的物理化学性质 石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，是只有一个碳原子厚度的二维材料。石墨烯一直被认为是假设性的结构，无法单独稳定存在，直到2004年，英国科学家成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯，从而证实它可以单独存在。石墨烯具有特殊的单原子层结构和奇特的物理性质：强度达130GPa、热导率约5000J/（m·K·S），禁带宽度几乎为零、载流子迁移率达到2×105cm2/（V·s），具有极高的透明度（约为97.7%）、表面积的理论计算值为2630m2/g，石墨烯的杨氏模量（1100GPa）和断裂强度（125GPa）与碳纳米管相当，它还具有分数量子霍尔效应、量子霍尔铁磁性和零载流子浓度极限下的最小量子电导率等一系列优良性质。 石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料。是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收大约2.3%的光。石墨烯的物理性能优越可以翘曲成零维的富勒烯，卷成一维的碳纳米管或者堆垛成三维的石墨。石墨烯的基本结构单元为有机材料中最稳定的苯六元环，理想的石墨烯结构是平面六边形点阵，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，并贡献剩余一个p轨道上的电子形成大π键，π电子可以自由移动，这赋予石墨烯良好的导电性。 2 石墨烯的制备方法 自从2004年曼彻斯特大学的研究小组发现了单层及薄层石墨烯以来，石墨烯的制备引起学术界的广泛关注。由于二维晶体结构在有限温度下是极不稳定，而考察石墨烯的基本性质并充分发挥其优异性能需要高质量的单层或薄层石墨烯，这就要求寻找一种石墨烯的制备方法来满足日益增长的研究及应用需求。 目前石墨烯的制备方法主要划分为三类：第一类为化学剥离法，这种方法通过制备氧化石墨作为前躯体，使用化学还原，溶剂热还原，热膨胀还原等手段得到对应的石墨烯。第二类为
2015 年秋季学期研究生课程考核 （读书报告、研究报告） 考核科目:复合材料专题报告 学生所在院（系）:航天学院 学生所在学科:工程力学 学生姓名:刘猛雄 学号:15S018001 学生类别:学术型 考核结果阅卷人 1 石墨烯的制备 ........................................................................................ 错误!未定义书签。 1.1 试剂................................................................................................. 错误!未定义书签。 1.2 仪器设备......................................................................................... 错误!未定义书签。 1.3 样品制备......................................................................................... 错误!未定义书签。 2 石墨烯表征 ............................................................................................ 错误!未定义书签。 2.1 石墨烯表征手段 ............................................................................. 错误!未定义书签。 2.2 石墨烯热学性能及表征 ................................................................. 错误!未定义书签。 2.2.1 石墨烯导热机制 ...................................................................... 错误!未定义书签。 ............................................................................................................ 错误!未定义书签。 2.2.3 石墨烯导热性能的实验测定 .................................................. 错误!未定义书签。 3 石墨烯力学性能研究 ............................................................................ 错误!未定义书签。 3.1石墨烯的不平整性和稳定性 .......................................................... 错误!未定义书签。 3.2 石墨烯的杨氏模量、强度等基本力学性能参数的预测 ............. 错误!未定义书签。 3.3石墨烯力学性能的温度相关性和应变率相关性 .......................... 错误!未定义书签。 3.4 原子尺度缺陷和掺杂等对石墨烯力学性能的影响 ..................... 错误!未定义书签。 石墨烯的材料与力学性能分析石墨烯以其优异的性能和独特的二维结构成为材料领域研究热点，石墨烯是一种由单层
单层氧化石墨烯性能参数 单层氧化石墨烯性能参数，这是很多人想知道的知识。氧化石墨烯是一种性能很好的新型碳材料，具有较高的比表面积和表面丰富的官能团，应用范围很广，市面上常见的产品有粉末状、片状以及溶液状的。氧化石墨烯可视为一种非传统型态的软性材料，具有聚合物、胶体、薄膜，以及两性分子的特性。下面就由先丰纳米简单的介绍单层氧化石墨烯性能参数。 1、性能 （1）含有丰富的羟基、羧基和环氧基等含氧官能团； （2）易于接枝改性，可与复合材料进行原位复合，从而赋予复合材料导电、导热、增强、阻燃、抗菌抑菌等性能； （3）易于剥离成稳定的氧化石墨烯分散液，易于成膜。 2、用途 应用于橡胶、塑料、树脂、纤维等高分子复合材料领域，还可以应用于锂电正负极材料的复合、石墨烯导热膜、催化剂负载。 3、操作处置与储存 操作人员需穿戴合适的防护服及防护手套；避免与皮肤直接接触，进入眼睛，应立即用大量清水冲洗。产品需密闭贮存于阴凉、通风及干燥的环境，在20℃的环境中贮存效果更佳。远离火种、热源，应与强还原剂、易燃物分开存放。
4、运输 非限制性货物，运输中应注意安全，防止日晒、雨淋、渗漏和标签脱落，严禁抛掷， 轻装轻卸，远离热源，隔绝火源。 如果想要了解更多关于单层氧化石墨烯的内容，欢迎立即咨询先丰纳米。 先丰纳米是江苏先进纳米材料制造商和技术服务商，专注于石墨烯、类石墨烯、碳纳 米管、分子筛、黑磷、银纳米线等发展方向，现拥有石墨烯粉体、石墨烯浆料和石墨烯膜 完整生产线。 自2009年成立以来一直在科研和工业两个方面为客户提供完善服务。科研客户超过 一万家，工业客户超过两百家。 南京先丰纳米材料科技有限公司2009年9月注册于南京大学国家大学科技园内，现 专注于石墨烯、类石墨烯、碳纳米管、分子筛、银纳米线等发展方向，立志做先进材料及 技术提供商。 2016年公司一期投资5000万在南京江北新区浦口开发区成立“江苏先丰纳米材料科技有限公司”，建筑面积近4000平方，形成了运营、研发、中试、生产全流程先进纳米 材料制造和技术服务中心。现拥有石墨烯粉体、石墨烯浆料和石墨烯膜完整生产线，2017年年产高品质石墨烯粉末50吨，石墨烯浆料1000吨。 欢迎广大客户和各界朋友莅临我司指导！欢迎电话咨询或者登陆我们的官网进行查看。
Material Sciences 材料科学, 2018, 8(3), 222-234 Published Online March 2018 in Hans. https://www.doczj.com/doc/ab10597978.html,/journal/ms https://https://www.doczj.com/doc/ab10597978.html,/10.12677/ms.2018.83024 Research Progress of Microwave Absorbing Materials Based on Graphene Xingjun Lv, Yingrui Wu, Hang Li, Wei Li School of Civil Engineering, Dalian University of Technology, Dalian Liaoning Received: Mar. 2nd, 2018; accepted: Mar. 21st, 2018; published: Mar. 28th, 2018 Abstract Graphene, as a new type carbon material, due to its excellent physical and chemical properties, has become a research focus. In this paper, the electromagnetic wave absorbing properties and mechanism of graphene composites are reviewed. The development of graphene based composite absorbing materials is expected. Keywords Graphene, Absorbing Material, Composite 基于石墨烯吸波材料的研究进展 吕兴军，武应瑞，李航，李威 大连理工大学土木工程学院，辽宁大连 收稿日期：2018年3月2日；录用日期：2018年3月21日；发布日期：2018年3月28日 摘要 石墨烯作为一种新型的碳材料，由于其优良的物理化学性能成为研究的热点。本文综述了石墨烯复合材料的电磁波吸收性能和机理等，并对石墨烯基复合吸波材料的发展做了展望。 关键词 石墨烯，吸波材料，复合材料