石墨烯介绍
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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。
石墨烯的熔点
1 石墨烯介绍
石墨烯是一种由碳元素构成的单层二维材料,其结构类似于蜂窝
状的形态。
由于其独特的物理、化学特性以及广泛应用的潜力,石墨
烯在材料科学研究中已成为热门研究领域之一。
2 石墨烯的熔点
石墨烯的熔点是指在一定的温度下,石墨烯由固态转变为液态的
温度。
由于石墨烯的结构独特,其熔点也受到了不同的研究和讨论。
一般来说,石墨烯的温度稳定性较好,可以在高温下保持其稳定性。
根据实验数据,石墨烯的熔点约为4510K,也就是约为4237℃。
这一温度对于许多应用领域来说是相当高的。
3 石墨烯的高熔点的原因
石墨烯具有如此高的熔点,是由于其独特的结构和化学成分决定的。
石墨烯是由强度极高的碳-碳键构成的,而这种键的结构非常稳定,不容易发生断裂。
因此,在高温的环境下,即使石墨烯受到极高的能
量输入,也无法破坏这种稳定结构,从而保持其固态状态。
此外,石墨烯的分子结构是具有极高对称性的蜂窝状结构,这种
对称性也有助于保持其固态状态。
石墨烯的这种对称性结构使其在受
到一定压力作用下,可以在数百兆帕压力下仍然保持完美的结构稳定性。
4 石墨烯的应用前景
由于石墨烯具有如此高的熔点和独特的结构特性,其在许多应用领域都具有广泛的应用前景。
例如,在电子和通信领域中,石墨烯可以用于制造高性能的晶体管、导电材料和光电器件等。
在能源和环境领域中,石墨烯可以用于制造高效的太阳能电池和催化剂等。
总的来说,石墨烯的高熔点和独特的结构特性使其具有广泛的应用前景,在未来的材料科学中,石墨烯必将成为一种重要的材料。
石墨烯简介石墨烯是一种由碳原子构成的单层二维晶格材料,具有出奇制胜的电学、热学和力学性质。
它的发现引发了广泛的科学研究和技术应用,被誉为材料科学领域的"奇迹"。
下面是对石墨烯的详细介绍:石墨烯的结构石墨烯的结构非常简单,它是由一个层层叠加的碳原子构成,每一层都只有一个碳原子的厚度。
这些碳原子排列成六角形的蜂窝状晶格,就像蜜蜂蜂巢一样。
这种排列方式赋予石墨烯许多独特的性质。
电学性质石墨烯的电学性质令人惊叹。
它是一种半导体材料,但在室温下,电子能够在其表面以极高的移动速度自由传导,几乎没有电阻。
这使得石墨烯成为极好的导电材料,有望用于高速电子器件和新型电池。
热学性质尽管石墨烯是世界上最薄的材料之一,但它的热传导性能却非常出色。
石墨烯可以有效地传递热量,因此被广泛应用于散热材料和热导材料的领域。
机械性质石墨烯具有出色的机械强度,是世界上最坚硬的材料之一。
它的强度比钢还要高,并且非常轻薄。
这些性质使得石墨烯在材料科学和纳米技术中具有广泛的应用前景。
光学性质石墨烯对光的吸收和散射也表现出了独特的性质。
它在可见光和红外光谱范围内表现出高吸收率,但对其他波长的光几乎是透明的。
这一性质在光电子学和传感器领域具有重要应用价值。
应用领域石墨烯的独特性质使得它在许多领域都有广泛的应用潜力。
目前,石墨烯已经在电子器件、柔性显示屏、电池技术、传感器、材料强化、医疗设备等领域取得了重要突破。
总之,石墨烯是一种具有革命性潜力的材料,其独特的电学、热学、力学和光学性质使其在科学研究和技术创新中备受瞩目。
随着对石墨烯的深入研究和应用的不断推进,我们可以期待看到更多令人兴奋的发现和应用。
石墨烯以及导热性质的有关介绍石墨烯( Graphene)又叫单层石墨,是构造其他石墨材料的最基本的材料单元。
石墨稀是由sp2碳原子以蜂窝状晶格构成的二维单原子层结构。
每个碳原子周围有3个碳原子成键,键角120°;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。
在石墨烯中,碳原子在不停的振动,振动的幅度有可能超过其厚度。
其中最重要的石墨烯的晶格振动,不仅仅影响石墨烯的形貌特征,还影响的石墨烯的力学性质、输运特性、热学性质和光电性质。
对石墨烯的热学性质的影响主要是由于石墨烯晶格振动。
根据有关资料的显示,对石墨烯晶格振动的研究可利用价力场方法。
在价力场方法中,石墨烯内所有原子间的相互作用力可以分为键的伸缩力和键的弯曲力。
从经典的热学理论出发,对石墨烯的导热系数进行研究。
一、以下是石墨烯薄片的热通量有关的表达式:上面理论计算的导热系数主要由石墨烯的声子频率、声子的支数和声子的作用过程等决定。
从得出的结果出可以得出以下的图表:从图中看出来石墨烯的导热系数随温度的增加而减小。
在同一温度下,导热系数随石墨烯的宽度的增加而增加。
由经典的热传导理论可知,随着温度的升高,晶格振动加强,声子运动剧烈,热流中的声子数目也增加。
声子间的相互作用或碰撞更加频繁,原子偏离对平衡位置的振幅增大,引起的声子散射加剧,使导热载体(声子)的平均自由程减小。
这是石墨烯的导热系数随温度升高而降低的主要原因。
对于石墨烯,电子的运动对导热也有一定的贡献,但在高温情况下,晶格振动对石墨烯的导热贡献是主要的,起主导作用。
二、石墨烯的导热系数经验公式式中 Xg 是温度系数,L 是单层石墨烯的中间部分与散热片之间的距离,h 是单层石墨烯厚度,d 为单层石墨烯的宽度,δf 是G 峰位移,δP是样品的热功率的变化。
从经验公式可以看出,石墨烯的导热系不同宽度的石墨烯薄片的导热系数与温度的关系数主要受3个因数的影响: 单层石墨烯的尺寸效应,温度,石墨烯生长的基底材料。
石墨烯的功能化及其相关应用一、本文概述石墨烯,一种由单层碳原子紧密排列形成的二维纳米材料,自2004年被科学家首次成功分离以来,便以其独特的电子、热学和机械性能,引起了全球科研人员的广泛关注。
由于其具有超高的电子迁移率、超强的导热性和极高的力学强度,石墨烯被誉为“黑金”,并有望引领新一轮的工业革命。
本文旨在深入探讨石墨烯的功能化方法,以及这些功能化后的石墨烯在各个领域的应用前景。
我们将从石墨烯的基本性质出发,详细阐述其功能化的基本原理和技术手段,包括化学修饰、物理掺杂等。
随后,我们将对石墨烯在能源、电子、生物医学、复合材料等领域的应用进行详细介绍,并分析其潜在的市场价值和挑战。
我们将对石墨烯功能化及其应用的未来发展趋势进行展望,以期能为相关领域的科研工作者和从业人员提供有益的参考和启示。
二、石墨烯功能化的方法石墨烯作为一种二维碳纳米材料,拥有出色的电学、热学和力学性能,这使得它在多个领域具有广泛的应用前景。
然而,原始石墨烯的化学稳定性较高,与大多数溶剂和分子的相容性较差,这限制了其在实际应用中的使用。
因此,对石墨烯进行功能化修饰,以提高其与其他材料的相容性和稳定性,成为了石墨烯研究领域的重要方向。
目前,石墨烯的功能化方法主要包括共价键功能化和非共价键功能化两大类。
共价键功能化是通过化学反应将官能团或分子共价连接到石墨烯的碳原子上。
这种方法可以精确控制石墨烯的化学性质,实现对其电子结构和性质的调控。
常见的共价键功能化方法包括重氮反应、环加成反应和自由基加成反应等。
通过这些方法,可以在石墨烯上引入羟基、羧基、氨基等官能团,从而改善其在溶剂中的分散性和与其他材料的相容性。
非共价键功能化则是通过物理相互作用,如π-π堆积、静电作用、氢键等,将分子或聚合物吸附到石墨烯表面。
这种方法不需要破坏石墨烯的碳碳共价键,因此可以在保持石墨烯原有性质的基础上,实现对其功能的拓展。
常见的非共价键功能化方法包括π-π堆积作用、表面活性剂包裹和聚合物吸附等。
石墨烯以及导热性质的介绍文件排版存档编号:[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]石墨烯以及导热性质的有关介绍石墨烯( Graphene)又叫单层石墨,是构造其他石墨材料的最基本的材料单元。
石墨稀是由ss2碳原子以蜂窝状晶格构成的二维单原子层结构。
每个碳原子周围有3个碳原子成键,键角120°;每个碳原子均为ss2杂化,并贡献剩余一个p轨道上的电子形成大π键。
在石墨烯中,碳原子在不停的振动,振动的幅度有可能超过其厚度。
其中最重要的石墨烯的晶格振动,不仅仅影响石墨烯的形貌特征,还影响的石墨烯的力学性质、输运特性、热学性质和光电性质。
对石墨烯的热学性质的影响主要是由于石墨烯晶格振动。
根据有关资料的显示,对石墨烯晶格振动的研究可利用价力场方法。
在价力场方法中,石墨烯内所有原子间的相互作用力可以分为键的伸缩力和键的弯曲力。
从经典的热学理论出发,对石墨烯的导热系数进行研究。
一、以下是石墨烯薄片的热通量有关的表达式:上面理论计算的导热系数主要由石墨烯的声子频率、声子的支数和声子的作用过程等决定。
从得出的结果出可以得出以下的图表:从图中看出来石墨烯的导热系数随温度的增加而减小。
在同一温度下,导热系数随石墨烯的宽度的增加而增加。
由经典的热传导理论可知,随着温度的升高,晶格振动加强,声子运动剧烈,热流中的声子数目也增加。
声子间的相互作用或碰撞更加频繁,原子偏离对平衡位置的振幅增大,引起的声子散射加剧,使导热载体(声子)的平均自由程减小。
这是石墨烯的导热系数随温度升高而降低的主要原因。
对于石墨烯,电子的运动对导热也有一定的贡献,但在高温情况下,晶格振动对石墨烯的导热贡献是主要的,起主导作用。
二、石墨烯的导热系数经验公式式中 Xg 是温度系数,L 是单层石墨烯的中间部分与散热片之间的距离,h 是单层石墨烯厚度,d 为单层石墨烯的宽度,δf 是G 峰位移,δP 是样品的热功率的变化。
从经验公式可以看出,石墨烯的导热系数主要受3不同宽度的石墨烯薄片的导热系个因数的影响: 单层石墨烯的尺寸效应,温度,石墨烯生长的基底材料。
石墨烯介绍石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp2杂化方式形成的蜂窝状平面薄膜,是一种只有一个原子层厚度的准二维材料,所以又叫做单原子层石墨。
2004年英国曼彻斯特大学的物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫用微机械剥离法(简单点说就是用胶带粘石墨表层)成功从石墨中分离出石墨烯,因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。
1石墨烯的结构和性质物理结构:石墨烯,是由碳原子组成的单原子层平面薄膜,厚度仅为0.34纳米,单层厚度相当于头发丝直径的十五万分之一。
是目前世界上已知的最轻薄、最坚硬的纳米材料,透光性好,能折叠。
因为只有一层原子,电子的运动被限制在一个平面上,石墨烯也有着全新的电学属性。
石墨烯比表面积约为2630m2/g,热导率为5000W/m·k。
电学特性:石墨烯具有独特的载流子特性和无质量的狄拉克费米子属性。
其电子迁移率可达到2×105cm2/V·s,约为硅中电子迁移率的140倍,砷化镓的20倍,温度稳定性高,电导率可达108Ω/ m,面电阻约为31Ω/sq(310Ω/m2),比铜或银更低,是室温下导电最好的材料。
另外,石墨烯中电子载体和空穴载流子的半整数量子霍尔效应可以通过电场作用改变化学势而被观察到,而Novoselov等在室温条件下就观察到了石墨烯的这种量子霍尔效应。
2石墨烯在锂电池中的角色正是由于石墨烯有以上的纳米尺寸效应、具有极大的比表面积、良好的导电性以及优秀的机械性能等特性,石墨烯被世界各地科学家广泛研究,并制造出了“石墨烯锂电池”这样的概念,石墨烯是以什么角色参与到锂电池中的呢?1.石墨烯负极材料石墨烯由于其独特的二维结构、优异的电子传输能力以及超大的比表面积等优势极有潜力替代石墨成为新一代锂离子电池负极材料。
石墨烯的储锂机制与其他碳质相似,充电时锂离子从正极脱出经过电解质嵌入碳材料层间形成形成Li2C6,放电时锂离子脱出返回正极。
大家下午好:今天我们小组将为大家介绍一种新物质,石墨烯。
石墨烯——近来新兴的热门材料。
首先,让我们初步认识一下石墨烯。
石墨烯是一种二维晶体,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”(electric charge carrier),的性质和相对论性的中微子非常相似。
人们常见的石墨是由一层层以蜂窝状有序排列的平面碳原子堆叠而形成的,石墨的层间作用力较弱,很容易互相剥离,形成薄薄的石墨片。
当把石墨片剥成单层之后,这种只有一个碳原子厚度的单层就是石墨烯。
大家是否知道石墨与石墨烯的差别呢?石墨在我们生活中是非常常见的,就像我们平常生活中用的铅笔中就有。
但是石墨烯绝对不是简单的石墨,它具有很有优良的,截然不同的性质。
首先,石墨烯的发现具有跨时代的意义。
石墨烯出现在实验室中是在2004年,当时,英国的两位科学家安德烈·杰姆和克斯特亚·诺沃塞洛夫发现他们能用一种非常简单的方法即胶带剥离法,得到越来越薄的石墨薄片。
他们从石墨中剥离出石墨片,然后将薄片的两面粘在一种特殊的胶带上,撕开胶带,就能把石墨片一分为二。
不断地这样操作,于是薄片越来越薄,最后,他们得到了仅由一层碳原子构成的薄片,这就是石墨烯。
这以后,制备石墨烯的新方法层出不穷,经过5年的发展,人们发现,将石墨烯带入工业化生产的领域已为时不远了那么,这种物质如何制备呢?石墨烯的合成方法主要有两种:机械方法和化学方法。
机械方法包括微机械分离法、取向附生法和加热SiC的方法;化学方法是化学还原法与化学解理法。
1.取向附生法—晶膜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 1 1 50 ℃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。
石墨烯xps分峰
摘要:
一、石墨烯的简介
二、XPS 技术的介绍
三、石墨烯XPS 分峰的原理
四、石墨烯XPS 分峰在材料研究中的应用
五、我国在石墨烯XPS 分峰研究方面的进展
六、石墨烯XPS 分峰技术的未来发展趋势
正文:
石墨烯是一种二维碳材料,具有高强度、导电性、透明性和柔韧性等特性,被认为是未来最有潜力的材料之一。
近年来,石墨烯的研究和应用在世界各地得到了广泛的关注。
XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy,X 射线光电子能谱)技术是一种表征材料表面化学组成和电子状态的分析方法,通过分析光电子的动能和数量,可以获得有关元素成分、化学状态、能带结构等信息。
石墨烯XPS 分峰是指在XPS 谱图中,由于石墨烯中不同化学键的电子结合能不同,从而出现多个峰。
这些峰可以反映石墨烯的结构、化学状态和缺陷等信息。
因此,石墨烯XPS 分峰对于研究石墨烯的性质和应用具有重要意义。
石墨烯XPS 分峰在材料研究中的应用主要包括以下几个方面:
1.分析石墨烯的化学结构和组成
2.研究石墨烯中的缺陷和掺杂
3.评估石墨烯的能带结构和电子状态
4.探索石墨烯的潜在应用领域
我国在石墨烯XPS 分峰研究方面取得了显著进展。
许多科研团队已经利用该技术对石墨烯的性质进行了深入研究,并取得了一系列具有国际影响力的成果。
此外,我国还积极推动石墨烯产业的快速发展,为石墨烯XPS 分峰技术的应用提供了良好的环境。
未来,石墨烯XPS 分峰技术将继续在材料科学、能源、环保等领域发挥重要作用。
获奖者2010年10月5日,2010年诺贝尔物理学奖被授予英国曼彻斯特大学的安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,以表彰他们在石墨烯材料方面的研究。
PPT1安德烈·海姆,1958年10月出生于俄罗斯,拥有荷兰国籍,父母为德国人。
1987年在俄罗斯科学院固体物理学研究院获得博士学位。
他于2001年加入曼彻斯特大学,现任物理学教授和纳米科技中心主任。
之前拥有此荣誉头衔的人包括卢瑟福爵士,卢瑟福于1907-1919年在曼彻斯特大学工作。
他至今发表了超过150篇的文章,其中有发表在自然和科学杂志上的。
他获得的奖项包括2007年的Mott Prize和2008年的Europhysics Prize。
2010年成为皇家学会350周年纪念荣誉研究教授。
在2000年他还获得“搞笑诺贝尔奖”——通过磁性克服重力,让一只青蛙悬浮在半空中。
10年后的2010年他获得诺贝尔物理学奖。
2010年医学奖:荷兰的两位科学家发现哮喘症可用过山车治疗。
和平奖:英国研究人员证实诅咒可以减轻疼痛。
PPT2康斯坦丁·诺沃肖洛夫,1974年出生于俄罗斯,具有英国和俄罗斯双重国籍。
2004年在荷兰奈梅亨大学获得博士学位。
是安德烈·海姆的博士生。
曼彻斯特大学目前任教的诺贝尔奖得主人数增加到4名,获得诺贝尔奖的历史总人数为25位。
发现石墨属于混晶,为片层结构,层内由共价键相连,层间由分子间作用力相连。
共价键是比较牢固的,但分子间作用力(范德华力)小得多。
因此,石墨的单层是牢固的,而层间作用力很小,极易脱落。
2004年,他们发现了一种简单易行的新途径。
他们强行将石墨分离成较小的碎片,从碎片中剥离出较薄的石墨薄片,然后用一种特殊的塑料胶带粘住薄片的两侧,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。
结构PPT3,4石墨烯是一种从石墨材料中剥离出的单层碳原子面材料。
这种石墨晶体薄膜的厚度只有0.335纳米(一个原子的直径,10的-10次方),把20万片薄膜叠加到一起,也只有一根头发丝那么厚。
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。
碳原子中的四个绕核电子轨道分布在一个平面上。
碳分子是几个碳原子在平面上的连接和展开,所以,碳分子与碳原子的薄度相似,只是平面更大了一些而已。
碳原子或碳分子中的绕核电子只是在碳原子核的径方向面上存在着和运动着,就像土星中的光环,土星的两极方向是没有光环的,即,碳原子核两极的轴方向上是没有绕核电子的。
单层石墨由交替的单双键构成,类似于有机中的多烯烃,故得名。
其实这是一种习惯命名。
烯是烃的一种,烃指的是碳氢化合物,而石墨烯明显不含氢元素。
但我们可以看到,苯,C6H6,在经典价键理论中可以被命名为1,3,5-环己三烯,两个苯环共边形成了萘(卫生球),C10H8,三个苯环共边形成了蒽和菲,C14H10,分子中氢元素的含量在不断下降,当这种形式无限扩展时,整个分子都由这种共边的苯环构成,边缘的氢分子几乎可以忽略,也就形成了石墨烯的结构。
换句话说,石墨烯是由基本的烃的无限延伸的产物,所以也称之为烯。
同样,前几年流行的C60,C70等被称为富勒烯也是这个原因。
特性1.稳定性石墨烯结构稳定:石墨烯中碳原子均由共价键相连,共价键的键能是相对比较高的,相对于分子间作用力、氢键、金属键等,共价键不易被破坏。
由于石墨烯的结构其实是一个大的离域π键,其C—C 键的强度要高于金刚石的单键,我们也可以从热力学的角度看到石墨的熔点为3850℃左右,金刚石的熔点仅为3550℃左右,不难发现,石墨比金刚石更加稳定。
2.导电性PPT5面心立方堆积(铜),六方堆积(镁),体心立方堆积(钾)金属的导电机理:金属是金属阳离子以密堆积的形式“浸没”在电子的海洋里,金属是通过自由电子的定向移动来导电的。
但金属键是不牢固的,例如金属的延展性就是原子层发生平移的结果。
所以,金属常常会出现空穴或杂原子等晶体缺陷,破坏了金属的规则的晶体结构,当电子经过这些缺陷时,就容易发生散射等现象,降低了电子定向移动的速度,影响了导电性。
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的性质和相对论性的中微子非常相似。
石墨烯的导电机理:由于石墨烯所有原子均参与了离域,所以其整个片层上下两侧电子都可以自由移动。
并且由于共价单键的稳定性,石墨烯不会出现某位置碳原子的缺失或被杂原子替换,保证了大π键的完整性,电子在其中移动时不会受到晶体缺陷的干扰,得以高速传导,因此石墨烯有着超强的导电性。
3. 透明性与不透明性由于石墨烯是单薄片状态的,光子虽然不能穿透碳原子核,但是,可以穿透碳原子核之间的广大的空间,所以,石墨烯是一种透明的物质,当几个石墨烯分子层叠加在一起时,由于碳原子核排列有序(就像检阅场上的方队那样),光很容易穿透方队中的间隙呈现透明状态。
尽管只有单层原子厚度,但石墨烯有相当的不透明度:可以吸收大约2.3%的可见光。
而这也是石墨烯中载荷子相对论性的体现。
4.机械特性石墨烯之所以硬,是因为碳原子或的绕核电子只是在碳原子核的径方向面上存在着和运动着,碳原子核两极的轴方向上是没有绕核电子的,就是说,石墨烯表面上立的或排列的都是原子核,如果外部物质与它撞击,撞击的不是绕核电子而是直接撞击在原子核上,所以,石墨烯表面显示的非常硬。
PPT6石墨烯是人类已知强度最高的物质,比钻石还坚硬,强度是钢铁的100倍以上。
哥伦比亚大学的物理学家对石墨烯的机械特性进行了研究。
选取一些石墨烯微粒将这些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。
研究人员发现,在石墨烯样品微粒开始碎裂前,它们可承受的最大压力达到了大约2.9微牛。
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100纳米)石墨烯,那么需要施加差不多两万牛的压力才能将其穿破。
用一种形象的方法解释了石墨烯的强度:如果将一张和食品保鲜膜一样薄的石墨烯薄片覆盖在一只杯子上,然后试图用一支铅笔戳穿它,那么需要一头大象站在铅笔上,才能戳穿只有保鲜膜厚度的石墨烯薄层。
应用一.储氢材料氢气是一种清洁高效的新能源,然而氢气的储运难题一直制约着这种它的发展和推广。
一定的条件下,储氢材料吸附氢气量和其比表面积成正比。
石墨烯拥有质量轻、高化学稳定性和高比表面积的优点。
希腊大学设计了新型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了锂原子或钙原子后储氢量是镧镍金属化合物的436倍和581倍,载氢能力的差距十分明显。
这些研究结果体现了石墨烯在能源方面应用的光明前景。
二.代替硅生产超级计算机根据半导体业著名的摩尔定律(由英特尔创始人之一戈登·摩尔提出),PPT7芯片的集成度(集成电路上可容纳的晶体管数目)每18个月提高一倍,即加工线宽缩小一半。
但是硅材料的加工极限一般认为是10纳米线宽。
受物理原理的制约,采用目前的工艺和硅基半导体材料来延长摩尔定律寿命的发展道路已逐渐接近终点。
然而,石墨烯的出现或将令摩尔定律得以延续,电子能在石墨烯平面上的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制造新型超高速计算机芯片,广泛应用于高性能集成电路和新型纳米电子器件中。
目前,海姆领导的小组已开发出了10纳米级可实际运行的石墨烯晶体管,还在研制由单原子组成的晶体管。
IBM宣布研发出号称全世界速度最快的石墨烯场效晶体管(FET),可在26GHz频率下运作。
该公司研究人员预测,碳元素更高的电子迁移率,可望使该种材料超越硅的极限,达到100GHz以上的速度跨入兆赫(terahertz)领域。
在将来由石墨烯构成的全碳电路将广泛应用于人们的日常生活中。
三.太阳能集热材料小尺寸效应,当颗粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长等物理特征尺寸相当或更小时,晶体周期性的边界条件将被破坏,导致声、光、电、磁、热、力学等特性呈现新的物理性质。
对超微颗粒而言,尺寸变小,同时其比表面积却显著增加。
事实上,所有的金属在超微颗粒状态都呈现为黑色。
尺寸越小,颜色愈黑,银白色的铂变成铂黑,金属铬变成铬黑。
(葡萄糖溶液,氨水,硝酸银溶液,不要晃动试管,否则只会看到黑色沉淀,铁粉还原硝酸银)超微颗粒对光的反射率很低,通常可低于l%,大约几微米的厚度就能完全消光。
利用这个特性可以作为高效率的光热、光电等转换材料,可以高效率地将太阳能转变为热能、电能。
2008年3月19日于病床上逝世,享年90岁。
阿瑟-克拉克的葬礼上奏响了根据他的作品改编的影片《2001太空漫游》PPT的主题音乐。
他的墓碑上刻着:“这里躺着阿瑟-克拉克,他永远不会长大,从来没有停止过成长。
”克拉克在其创作当中,还善于积累有关科学文化方面的经验,并以“定律”的方式加以总结,其中较有代表性的被称为“克拉克基本定律”。
PPT11★定律一:如果一个年高德劭的杰出科学家说,某件事情是可能的,那他可能是正确的;但如果他说,某件事情是不可能的,那他也许是非常错误的;★定律二:要发现某件事情是否可能的界限,唯一的途径是跨越这个界限,从不可能跑到可能中去;★定律三:任何非常先进的技术,初看都与魔法无异。
★附注:克拉克定律一的例子:◆我根本不相信会有热气球以外的飞行航空器出现。
1897年(凯尔文勋爵,英物理学家,热力学权威)◆飞机是种不错的玩具,可惜没有半点军事价值。
1911年(福煦,法国陆军元帅,军事战略家,第一次世界大战指挥官。
)◆孩子,你无法依赖弹吉他为生。
1954年,约翰列侬的姑妈对列侬讲的话。
PPT12克拉克的主要科幻作品有:《童年的终结》(1953)《城市和星星》(1956)《2001年:太空探险》(1968)《与蛇发女怪相见》(1971)《与拉玛相会》(1973)《帝国的土地》(1975)天堂的喷泉》(1979) 《乐园之泉》(1986)《大浅滩的鬼》(1990)《不只一个宇宙:克拉克小说集》(1991)八大预言PPT13太空梯千年虫太空卫士通讯卫星太空核动力预防地震大脑备份人体冷冻术阿瑟·克拉克最早在其1979年小说《天堂的喷泉》中提到了这一概念,书中,工程师们在一个虚幻小岛的峰顶建了一个太空梯。
他在1981年的技术性论文《太空梯:想象实验还是宇宙钥匙?》中进一步完善了这些概念。
他说:“如果空间的物体能够保持与地面的相对静止,那么为什么不能从这个物体上方下一条缆索,用它把宇宙连结起来。