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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。
石墨烯科普讲解稿-“烯”世之材2009年上映了一部电影《阿凡达》，相信在座很多朋友还对它印象深刻。
在电影里讲述了人类来到潘多拉星球，不惜破坏生态，屠戮原住民，为的就是得到这个星球上一种特殊的资源，电影里称它为难得的元素。
这可不是瞎编出来的词，在航空领域人们用“难得的元素”形容性能完美的材料，比如，轻的像空气却又坚硬的像钢铁。
今天，我要为大家介绍一种全新的材料——石墨烯，它就是我们梦想中的一种“难得的元素”。
石墨烯跟石墨，钻石甚至我们呼出的二氧化碳一样，都是由碳原子构成的。
碳原子的排列方式不同，赋予了它们不同的性能。
我们可以看到石墨是由碳原子以六边形排列然后堆积形成的层状结构。
1毫米厚的石墨包含大约300万层这种结构，如果你只分离出一层原子的石墨，那就是石墨烯。
石墨好比一本厚厚的书，而石墨烯就是里面的一页纸。
上学时写作业写错了，墨水笔又擦不掉怎么办？有一个非常好用的小工具——胶带，轻轻用力，本子上的错字就可以被粘下来了。
让我们把镜头拉至英国，2004年某一个星期五的早晨，英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃消洛夫就用胶带从石墨上撕下了石墨烯。
从此以后全世界都开始撕石墨烯，两人也因为这样的奇思妙想获得了2010年度诺贝尔物理学奖。
石墨烯究竟有何过人之处呢？石墨烯是目前发现的最轻、最薄、最强的材料，还具有非常好的导电导热性能。
薄如蝉翼这个词都不足以形容它。
它只有一个原子的厚度，是头发的二十万分之一。
并且它的柔韧性非常好，可以延展到原来的20%。
但它的强度却是钢的两百倍，理论计算1毫米厚度的石墨烯能够撑起一只大象的重量。
石墨烯的种种独特的性质，将它从实验室一步步推向商业和工业的应用。
展望未来，科学家为我们勾勒了石墨烯应用的美好前景，只需几分钟就完成充电的手机，把卫星导航系统集成在汽车玻璃上，可以卷成报纸筒的笔记本电脑，或者把大海变成巨大的淡水库……这些或许都不再是天方夜谭。
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。
石墨烯的性质及应用石墨烯是一种由碳原子通过共价键结合形成的二维晶体结构，具有一系列独特的性质和应用潜力。
以下将详细介绍石墨烯的性质和应用。
性质：1. 单层结构：石墨烯是由单层碳原子构成的二维晶体结构，在垂直方向上只有一个原子层，具有单层的特点。
2. 高强度：尽管石墨烯只有一个碳原子层，但其强度非常高。
石墨烯的破断强度远远超过钢铁，是已知最强硬的材料之一。
3. 高导电性：石墨烯的碳原子呈现出类似于蜂窝状的排列方式，使得电子能够在其表面自由传导。
石墨烯的电子迁移率是晶体硅的200倍以上，使得其具有非常高的导电性能。
4. 高热导性：由于石墨烯中的碳原子排列紧密，热量传递效率非常高。
石墨烯的热导率超过铜的13000倍，是已知最高的热导材料之一。
5. 弹性：石墨烯具有非常强的弹性，在拉伸过程中可以扩展到原始长度的20%以上，然后恢复到原始形状。
这种弹性使得石墨烯在柔性电子学和拉伸传感器等领域具有广泛应用。
应用：1. 电子器件：石墨烯的高导电性和高迁移率使其成为制造高速电子器件的理想材料。
石墨烯可以作为传统半导体材料的替代品，用于制造更小、更快的电子元件，如晶体管、电容器和电路等。
2. 透明导电膜：石墨烯具有优异的透明导电性能，可以制备成透明导电膜，用于制造触摸屏、显示器和太阳能电池等设备。
相比于传统的氧化铟锡(ITO)薄膜，石墨烯具有更好的柔性和耐久性。
3. 电池材料：石墨烯可以用作锂离子电池的电极材料，具有高电导性和高比表面积的优势。
石墨烯电极可以提高电池的充放电速度和储能密度，有望在电动汽车和可再生能源储存等领域得到应用。
4. 传感器：石墨烯具有优异的电子迁移率和极高的比表面积，使其成为制造高灵敏传感器的理想材料。
石墨烯传感器可以用于检测气体、压力、湿度和生物分子等，具有快速响应和高灵敏度的特点。
5. 柔性电子学：石墨烯的高强度和高弹性使其成为柔性电子学的重要组成部分。
石墨烯可以制备成柔性电路、柔性显示屏和柔性传感器等，有望应用于可穿戴设备、智能医疗和可卷曲设备等领域。
定义：石墨烯（Graphene）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，只有一个碳原子厚度的二维材料。
石墨烯是人们发现的第一种由单层原子构成的材料。
发现者：安德烈·海姆(Andre Geim)和康斯坦丁·诺沃肖洛夫(Konstantin Novoselov)化学之最：最薄、最坚硬的纳米材料，电阻率最小的材料石墨烯用途：1、制造下一代超级计算机。
石墨烯是目前已知导电性能最好的材料，这种特性尤其适合于高频电路，石墨烯将是硅的替代品，可用来生产未来的超级计算机，使电脑运行速度更快、能耗降低。
2、制造“太空电梯”的缆线。
科学家幻想将来太空卫星要用缆线与地面联接起来，那时卫星就成了有线的风筝，科学家现在终于找到了可以制造这种太空缆线的特殊材料，这就是石墨烯。
3、可作为液晶显示材料。
石墨烯是一种“透明”的导体，可以用来替代现在的液晶显示材料，用于生产下一代电脑、电视、手机的显示屏。
4、制造新一代太阳能电池。
石墨烯透明导电膜对于包括中远红外线在内的所有红外线的高透明性，是转换效率非常高的新一代太阳能电池最理想材料。
5、制造光子传感器。
去年10月，IBM的一个研究小组首次展示了他们研制的石墨烯光电探测器。
6、制造医用消毒品和食品包装。
中国科研人员发现细菌的细胞在石墨烯上无法生长，而人类细胞却不会受损。
利用石墨烯的这一特性可以制作绷带，食品包装，也可生产抗菌服装、床上用品等。
7、创制“新型超强材料”。
石墨烯与塑料复合，可以凭借韧性，兼具超薄、超柔和超轻特性，是下一代新型塑料。
8、石墨烯适合制作透明触摸屏、透光板。
9、制造晶体管集成电路。
石墨烯可取代硅成为下一代超高频率晶体管的基础材料，而广泛应用于高性能集成电路和新型纳米电子器件中。
10、制造出纸片般薄的超轻型飞机材料、制造出超坚韧的防弹衣，具有军事用途物理性质:电子迁移率15000cm2/(v s)杨氏模量1100GPa断裂强度130GPa导热系数5000W/(m K)理论比表面积2630m2/g可见光透过率≥97%知识补充：电子迁移率（electron mobility）是指在外电场作用下液态介质内的电子受到加速而迁移，称电子迁移。
关于石墨烯的相关知识1、石墨烯概述自从2004年英国的K.S.Novoselov和A.K.Geim发现了石墨烯（RGO）以后，它就成为了碳材料界的新星，在理论和实验方面开发它的可能性应用引起了很大的热潮。
石墨烯是由单层碳原子紧密排列堆积而成的二维蜂窝状平面晶格结构，它是构建其它维度碳材料的基本单元，它不但可以分解成零维的富勒烯[1]，卷曲成一维的碳纳米管[2]，而且还可以堆叠成金刚石和石墨[3]。
图1 石墨烯与富勒烯、碳纳米管和石墨的结构关系示意图[4]石墨烯由于其特殊的单原子层结构使得其拥有很多独特的物化性能，如优异的导电导热性能、超大的比表面积、良好的机械性能等，它的导热能力是金刚石的3倍[5]，且由于其各碳原子之间以共价键的形式结合，连接非常柔软，即使有外力的作用依旧可以保持很好的稳定性。
石墨烯的这些特殊性能使得其在多方面领域发挥着很大的作用，例如在太阳能电池、微电子装置、液体结晶设备、传感器和复合材料方面都有着广泛的应用前景。
1.1石墨烯的制备石墨烯的制备方法主要有物理法和化学法。
物理法通常是以石墨或者膨胀石墨作为原料，通过机械剥离法、取向附生法、液相或气相直接剥离法等制备石墨烯，物理法制备石墨烯主要有操作简便、原料价格低廉、生成的石墨烯缺陷较少等优点。
而化学方法主要有化学还原法、化学气相沉积法等。
（1）机械剥离法机械剥离法[6]是通过施加机械力直接将石墨烯薄片从晶体上剥离下来，是最简单的一种方法。
2004年K.S.Novoselov等[7]就是采用机械剥离法利用离子束从高定向热解石墨上剥离下来石墨烯并观察到其单层结构。
机械剥离法制备出来的石墨烯虽然纯度较高、缺陷较少，但是尺寸不容易控制，不能准确地制备出足够长度的石墨烯，难以进行大规模生产。
（2）取向附生法取向附生法是利用稀有金属钌作为生长基质，通过基质的原子结构来生成石墨烯。
Peter W.Sutter等以钌为基底，高温下将C原子渗入钌中，冷却后大量的C 原子浮在钌表面，最终形成一片完整的石墨烯。
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。
WORD整理版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。
专业学习参考资料WORD整理版图 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。
石墨烯的用途初中知识
石墨烯是由碳原子排列而成的一种二维材料。
由于其具有高强度、导热性好、透明度高、柔韧性强等特点，因此有着广泛的应用价值。
首先，石墨烯可以用于高性能电子器件的制造，如晶体管、场效应晶体管等。
其导电性强，能够实现快速传输电子信号，因此在电子领域有着重要的应用价值。
其次，石墨烯也可以用于生命科学领域。
研究发现，石墨烯具有很好的生物相容性和良好的细胞黏附能力，可以用于制备生物传感器和生物医学材料。
此外，石墨烯还可以用于水处理、储能材料、防腐材料等领域。
其特殊的结构使其具有强大的物理特性，因此有着广泛的应用前景。
总之，石墨烯的应用领域十分广泛，具有重要的经济和社会价值。
新型材料——石墨烯的性质和应用石墨烯是一种单层碳原子构成的二维晶体结构，它具有丰富的性质和广泛的应用前景。
这种新型材料具有高导电性、高热导性、高强度、高透明度和柔韧性等特点，不仅被广泛应用于电子学、光学、能源等领域，还可以用于生物医学、环境保护等方面。
1.石墨烯的物理性质（1）高导电性石墨烯具有很高的电子迁移率和电导率，导电性能比铜还要好。
这是因为石墨烯的晶格结构非常紧密，电子在石墨烯中的移动相当于在二维平面上进行，同时石墨烯还具有较长的扩散距离，导致了石墨烯的电子传输特性非常好。
这种高导电性使石墨烯成为制作电子元件的一个理想选择。
（2）高热导性石墨烯具有很高的热传导系数，其热传导率比金属高出两倍，而与铜和铝相比，石墨烯的热传导率甚至更高。
这使石墨烯可以用于制作高效热管理和散热材料，对于一些高功率的电子设备来说非常适用。
（3）高强度石墨烯的强度非常高，可以承受大约100倍于钢铁的应力。
这种高强度使得石墨烯可以承受很大的拉伸力、冲击力和压力，同时还具有很高的韧性，不易断裂。
因此，石墨烯被认为是一种理想的结构材料，可以用于制作超轻型的航空器和车辆等。
（4）高透明度石墨烯单层的透明度高达97.7%，这比任何其他材料都要高。
石墨烯还具有宽带隙、极低的反射率和极高的光学透过率等优秀的光学性能。
高透明度的石墨烯可以应用于新型的高清晰度液晶显示器、柔性电子设备和高效光伏电池等。
（5）柔韧性石墨烯非常柔韧，可以被弯曲成各种形状而不会断裂。
这种性质使得石墨烯可以应用于柔性电子设备、生物医学传感器和柔性纳米机械等领域。
2.石墨烯的应用（1）电子学领域石墨烯的高导电性和高透明度使得它成为一种理想的导电材料，可以应用于显示器、触控屏、太阳能电池等方面。
同时，石墨烯还可以用于制作更快、更强的微处理器、更高效的传感器等电子设备。
（2）光学领域石墨烯的高透明度和强烈的吸光性质使得它成为一种非常有效的光学材料，可以应用于制作高清晰度液晶显示器、高速光通讯装置、光子晶体等领域。
高中物理石墨烯知识点2004年,Science杂志首次报道了曼彻斯特大学的AndreGeim和KonstantinNovoselov成功分离出稳定的石墨烯,并论述了石墨烯材料的基本性质他们关于石墨烯的研究被授予2010年诺贝尔物理奖,轰动世界,推动了石墨烯材料的研究,促进了石墨烯在物理化学材料生物医学和环境方面的研究。
石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp2杂化方式形成的蜂窝状平面薄膜,是当前发现的唯一一种二维自由态原子晶体,是除金刚石以外其他碳晶体的基本结构单元,具有许多极佳的电子及机械性能,是当前使用的材料中最薄强度最大导电和导热性能最好的一种纳米材料。
近年来,科学界对石墨烯的研究逐渐从石墨烯的制备研究转变到对石墨烯的应用研究,并对石墨烯在光电医学计算机晶体管等领域都进行了大量的研究,取得了较好的成果，其主要结构及特性如下。
(一)结构特征石墨烯是一种单原子层的碳二维纳米材料,其点阵结构是由碳六元环组成的二维蜂窝状,是构成其他石墨材料的基本单元,石墨烯主要分为单层石墨烯双层石墨烯少层石墨烯多层或厚层石墨烯4个类别石墨烯中每个碳原子之间都以很强的共价σ键相互结合,且相互成为120°的角度,其C—C键长大约为0.142nm,构成了特有的六角晶格,这种特殊的成键方式和结构使石墨烯成为史上最牢固的材料之一。
（二）导电特性石墨烯原子之间具有极强的相互作用力,在室温条件下,即使碳原子之间发生相互碰撞和挤压,石墨烯中的电子在轨道中移动时也不会发生散射,其电子受到的干扰也非常小,其电子迁移率可达到2x10^5cm^2/V·s，约为硅中电子迁移率的140倍,砷化镓的20倍,温度稳定性也较高,电导率可达10^8Ω/m,电阻约为31Ω/sq,比铜或银更低,是室温下导电最好的材料因此,石墨烯具有较好的导电性能。
（三）导热特性石墨烯的导热效应在高温时由光子传导,在低温时由其中的弹道传输所决定其热导率室温下是5000W·m^-1·K^-1,是硅的36倍,砷化镓的20倍,是铜在室温下的十倍多，因此,石墨烯的导热性是目前已知材料中最高的,这使石墨烯在许多微热电器件等领域有非常广阔的应用前景。
石墨烯科普问答一、概念、制备与结构篇1、什么是石墨烯?答：将石墨的层状结构无限剥离，直到原子级厚度，该薄层碳材料的性质与原来的石墨有极大的不同（电子运动性质发生重大变化），该薄层碳材料取名石墨烯。
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，成功地从石墨中剥离出石墨烯，并表征了它的性质，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。
2、石墨烯和石墨在结构上有什么区别？答：石墨是由一层层蜂窝状有序排列的平面碳原子构成的。
当把石墨片层剥成单层之后，这种只有一个单原子层的石墨薄片称为单碳层石墨烯。
3、石墨烯可以分为哪几类？（提示：以层数来划分）答：单碳层石墨烯、双碳层石墨烯、多碳层石墨烯（3-10层）。
4、单层石墨烯的厚度是多少？答：0.335 nm，大约是头发丝的二十万分之一。
5、石墨烯主要是由什么元素组成的？答：碳元素。
6、石墨烯和石墨最本质的区别在哪里？答：电子性质发生了改变，因此其许多性质都不同。
7、石墨烯、碳纳米管、炭黑在结构上有什么区别？答：微观上石墨烯为二维薄片状，碳纳米管为一维线状，炭黑为零维粒子状。
8、石墨烯与石墨的关系是什么？答：石墨由很多层石墨烯构成;石墨一层一层剥离就变成石墨烯。
9、石墨烯最早是如何被制备、发现的？答：利用胶带剥离法从高定向裂解石墨块中剥离得到的。
10、铅笔在纸上轻轻划过留下痕迹是否有可能含有单原子层石墨烯？答：可能。
铅笔芯材料为石墨材料，在纸上划过，将发生碳层的剥离。
11、石墨烯制备方法目前主要有哪些？答：机械剥离法、CVD法、化学氧化还原法、插层剥离法等。
12、氧化石墨烯用Hummer法制备需要哪些化学物质？答：浓硫酸、高锰酸钾、蒸馏水、双氧水等。
13、石墨烯利用化学氧化还原法制备有哪些优缺点？答：优点：可以大规模制备氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、其中氧化石墨烯水溶性好、利用其可进行化学接枝改性；缺点：制备得到石墨烯缺陷大、破坏了石墨烯原有的结构、大量使用强酸和强氧化剂，易造成环境污染。
石墨烯知识点《嘿，聊聊石墨烯那些事儿》石墨烯，听到这个词，可能很多人会一头雾水，这是个啥玩意儿？嘿嘿，其实它可神奇着呢，让我来给你好好唠唠。
石墨烯啊，就像是微观世界里的超级英雄。
你可以把它想象成是由一层碳原子组成的薄片状的神奇材料。
它特别特别薄，薄到你无法想象，只有一个原子那么厚。
那到底有多薄呢？这么说吧，就好像是把一个足球场上的草皮压缩成一根头发丝那么细的程度。
这玩意儿的厉害之处可多了去了。
首先呢，它的导电性那叫一个强啊，就跟闪电似的，电流在它里面那叫一个畅通无阻。
你说要是以后家里的电线都换成石墨烯做的，那咱充电得快成啥样啊，估计眨个眼的功夫手机就满电了吧。
还有还有，它的强度那也是杠杠的。
就好像是个大力士，能扛起超重的东西。
要是用它来做材料，那做出来的东西岂不是坚不可摧？说不定以后盖房子都能用石墨烯呢，那盖出来的房子肯定坚固无比，就算来个大地震都不怕。
说起石墨烯，我就想到有一次我给我朋友讲这个。
我把石墨烯的特性说得那叫一个天花乱坠，就差没把它说成能上天入地了。
结果我这朋友一脸懵地看着我问：“这么牛的东西，那它能做啥好吃的不？”哎呀，把我给乐得呀，差点没笑岔气。
不过想想也是，对于普通人来说，可能更关心的是这些高科技玩意能不能跟日常生活挂上钩，能不能给我们带来点实实在在的好处。
其实啊，石墨烯离我们的生活并不遥远。
现在已经有很多研究在探索它在各个领域的应用了。
比如在电子设备方面，让我们的手机、电脑更薄更快；在能源方面，帮助我们开发更高效的电池；在医疗方面，说不定还能用来制造更先进的医疗器械呢。
总之，石墨烯就是个充满无限可能的玩意儿。
虽然它现在还没有完全走进我们的生活，但我相信，在不久的将来，它肯定会在各个领域大放异彩，改变我们的生活。
到时候，我们就可以美滋滋地享受石墨烯带来的便利啦。
所以啊，大家可别急，就慢慢等着看这个微观世界的超级英雄怎么在我们的生活里大显身手吧！。
石墨烯石墨烯（Graphene）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，直至2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆(Andre Geim)和康斯坦丁·诺沃肖洛夫(Konstantin Novoselov)，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。
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10-6Ω·cm，比铜或银更低，为目前世上电阻率最小的材料（仅限常温下，肯定比不过超导）。
因为它的电阻率极低，电子跑的速度极快，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。
石墨烯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)。
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1.42Å。
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.发现历史在本质上，石墨烯是分离出来的单原子层平面石墨。
按照这说法，自从20世纪初，X射线晶体学的创立以来，科学家就已经开始接触到石墨烯了。
1918年，V. Kohlschütter 和 P. Haenni详细地描述了石墨氧化物纸的性质（graphite oxide paper）。
1948年，G. Ruess 和 F. Vogt发表了最早用穿透式电子显微镜拍摄的少层石墨烯（层数在3层至10层之间的石墨烯）图像。
关于石墨烯的制造与发现，最初，科学家试着使用化学剥离法（chemical exfoliation method）来制造石墨烯。
他们将大原子或大分子嵌入石墨，得到石墨层间化合物。
在其三维结构中，每一层石墨可以被视为单层石墨烯。
经过化学反应处理，除去嵌入的大原子或大分子后，会得到一堆石墨烯烂泥。
由于难以分析与控制这堆烂泥的物理性质，科学家并没有继续这方面研究。
还有一些科学家采用化学气相沉积法，将石墨烯薄膜外延生长（epitaxial growth）于各种各样基板（substrate），但初期品质并不优良。
于2004年，曼彻斯特大学和俄国切尔诺戈洛夫卡微电子理工学院（Institute for Microelectronics Technology）的两组物理团队共同合作，首先分离出单独石墨烯平面。
海姆和团队成员偶然地发现了一种简单易行的制备石墨烯的新方法。
他们将石墨片放置在塑料胶带中，折叠胶带粘住石墨薄片的两侧，撕开胶带，薄片也随之一分为二。
不断重复这一过程，就可以得到越来越薄的石墨薄片，而其中部分样品仅由一层碳原子构成——他们制得了石墨烯。
当然，仅仅是制备是不够的。
通常，石墨烯会隐藏于一大堆石墨残渣，很难得会如理想一般地紧贴在基板上；所以要找到实验数量的石墨烯，犹如大海捞针。
甚至在范围小到1 cm2的区域内，使用那时代的最尖端科技的都无法找到。
海姆的秘诀是，如果将石墨烯放置在镀有在一定厚度的氧化硅的硅片上。
利用光波的干涉效应，就可以有效地使用光学显微镜找到这些石墨烯。
这是一个非常精准的实验；例如，假若氧化硅的厚度相差超过5%，不是正确数值300nm，而是315nm，就无法观测到单层石墨烯。
近期，学者研究在各种不同材料基底上面的石墨烯的可见度和对比度，同时也提供一种简单易行可见度增强方法。
另外，使用拉曼显微学（Raman microscopy）的技术做初步辨认，也可以增加筛选效率。
于2005年，同样曼彻斯特大学团队与哥伦比亚大学的研究者证实石墨烯的准粒子（quasiparticle）是无质量迪拉克费米子（Dirac fermion）。
制备方法在2008那年，由机械剥离法制备得到的石墨烯乃世界最贵的材料之一，人发截面尺寸的微小样品需要花费$1,000。
渐渐地，随着制备程序的规模化，成本降低很多。
现在，公司行号能够以公吨为计量单位来买卖石墨烯。
换另一方面，生长于碳化硅表面上的石墨烯晶膜的价钱主要决定于基板成本，在2009年大约为 $100/cm2。
韩国研究者，使用化学气相沉积法，将碳原子沉积于镍金属基板，形成石墨烯，浸蚀去镍金属后，转换沉积至其它种基板。
这样，可以更便宜地制备出尺寸达30英吋宽的石墨烯薄膜。
撕胶带法/轻微摩擦法最普通的是微机械分离法，直接将石墨烯薄片从较大的晶体上剪裁下来。
2004年，海姆等用这种方法制备出了单层石墨烯，并可以在外界环境下稳定存在。
典型制备方法是用另外一种材料膨化或者引入缺陷的热解石墨进行摩擦，体相石墨的表面会产生絮片状的晶体，在这些絮片状的晶体中含有单层的石墨烯。
但缺点是此法利用摩擦石墨表面获得的薄片来筛选出单层的石墨烯薄片，其尺寸不易控制，无法可靠地制造长度足供应用的石墨薄片样本。
碳化硅表面外延生长该法是通过加热单晶碳化硅脱除硅，在单晶(0001) 面上分解出石墨烯片层。
具体过程是：将经氧气或氢气刻蚀处理得到的样品在高真空下通过电子轰击加热，除去氧化物。
用俄歇电子能谱确定表面的氧化物完全被移除后，将样品加热使之温度升高至1250-1450℃后恒温1min-20min，从而形成极薄的石墨层，经过几年的探索，克莱尔•伯格（Claire Berger）等人已经能可控地制备出单层或是多层石墨烯。
在C-terminated表面比较容易得到高达100层的多层石墨烯。
其厚度由加热温度决定，制备大面积具有单一厚度的石墨烯比较困难。
金属表面生长取向附生法是利用生长基质原子结构“种”出石墨烯，首先让碳原子在1150℃下渗入钌，然后冷却，冷却到850℃后,之前吸收的大量碳原子就会浮到钌表面，镜片形状的单层的碳原子“ 孤岛” 布满了整个基质表面，最终它们可长成完整的一层石墨烯。
第一层覆盖 8 0 ％后，第二层开始生长。
底层的石墨烯会与钌产生强烈的相互作用，而第二层后就几乎与钌完全分离，只剩下弱电耦合，得到的单层石墨烯薄片表现令人满意。
但采用这种方法生产的石墨烯薄片往往厚度不均匀，且石墨烯和基质之间的黏合会影响碳层的特性。
另外彼得·瑟特（Peter Sutter）等使用的基质是稀有金属钌。
氧化减薄石墨片法石墨烯也可以通过加热氧化的办法一层一层的减薄石墨片，从而得到单、双层石墨烯。
肼还原法将氧化石墨烯纸（graphene oxide paper）置入纯肼溶液(N2H4),这溶液会使氧化石墨烯纸还原为单层石墨烯。
乙氧钠裂解首先用纳金属还原乙醇，然后将得到的乙醇盐（ethoxide）产物裂解，经过水冲洗除去钠盐，得到黏在一起的石墨烯，再用温和声波振动（sonication）振散，即可制成公克数量的纯石墨烯。
切割碳纳米管法切割碳纳米管也是制造石墨烯带的正在试验中的方法。
其中一种方法用过锰酸钾和硫酸切开在溶液中的多层壁碳纳米管（Multi-walled carbon nanotubes）.另外一种方法使用等离子体刻蚀（plasma etching）一部分嵌入于聚合物的纳米管。
石墨的声波处理法这方法包含分散在合适的液体介质中的石墨，然后被超声波处理。
通过离心分离，非膨胀石墨最终从石墨烯中被分离。
这种方法是由Hernandez等人首次提出，他得到的石墨烯浓度达到了 0.01 mg/ml 在N-甲基吡咯烷酮（N-methylpyrrolidone, NMP）。
然后，该方法主要是被多个研究小组改善。
特别是，它得到了在意大利的阿尔贝托·马里亚尼（Alberto Mariani）小组的极大改善。
Mariani等人达到在NMP中的浓度为 2.1mg/ml（在该溶剂中是最高的）。
同一小组发表的最高的石墨烯的浓度是在已报告的迄今在任何液体中的和通过任意的方法得到的。
一个例子是使用合适的离子化液体作为分散介质用于石墨剥离,在此培养基中获得了非常高的浓度为 5.33mg/ml。
重要性质石墨烯的能带结构。
在发现石墨烯以前，大多数（如果不是所有的话）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。
虽然理论和实验界都认为完美的二维结构无法在非绝对零度稳定存在,但是单层石墨烯在实验中被制备出来。
这些可能归结于石墨烯在纳米级别上的微观皱纹。
石墨烯还表现出异常的整数量子霍尔效应。
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”。
2007年，先后三篇文章声称在石墨烯的p-n或p-n-p结中观察到了分数量子霍尔效应行为。
物理理论家已经解释了这一现象。
2009年，美国两个实验小组分别在石墨烯中观测到了填充数为1/3的分数量子霍尔效应原子结构悬挂于金属网栅上方，隔离的单层石墨烯平片，可以用穿透式电子显微镜观测。
显示出的石墨烯平片皱纹，其波幅大约为一纳米。
