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石墨烯的性质及其应用前景石墨烯是一种由碳原子组成的单层网格结构，它是一种非常特殊的材料。
石墨烯的独特性质，包括优异的导电性、热导性、力学性能和化学稳定性等，使它成为具有革命性的材料。
这篇文章将探讨石墨烯的性质及其应用前景。
一、石墨烯的性质1. 导电性石墨烯具有极高的电导率，可以将电子传输速度提高到几分钟之内。
由于石墨烯单层是具有零带隙的，其导电性能相当优异，几乎可以实现完美传输。
因此，可以将石墨烯用于建立电子传输设备和高频处理器。
2. 热导性石墨烯具有非常优异的热导率，在室温下，其热导率可以达到5000W/m * K, 而且随着温度的升高，石墨烯的热导率还会迅速增加。
这些优秀的热导性能使得石墨烯成为高效的导热材料，它可以用于制造高效的导热设备和电池。
3. 力学性能石墨烯具有非常优秀的力学性能，它的强度非常高，约为碳纳米管的100倍。
即使在非常高的温度下，石墨烯的强度也不会下降，这使得它成为一种特殊的 MEMS 设备制作材料，可以广泛应用于纳米机器人和纳米传感器。
4. 化学稳定性石墨烯的单层结构使其具有高度的化学稳定性，它甚至可以耐受强酸和强碱的侵蚀，这使得它非常适合用于化学工业领域，如催化剂、分离材料和电极。
二、石墨烯的应用前景随着对石墨烯的研究不断深入，石墨烯的潜在应用迅速被发掘出来，这些应用包括以下几个方面：1. 电子传输器件石墨烯的高导电性和低电阻率使其成为制造电子传输器件的理想材料。
例如，可以将石墨烯用于制造高速的场效应晶体管，在高速计算的应用中，石墨烯的优异特性无疑会扮演重要角色。
2. 纳米传感器由于石墨烯的高灵敏度和可控制的电学特性，它可以用作多种传感器，如压力传感器、生物传感器和光传感器。
此外，利用光电特性，石墨烯还可以制成纳米光电传感器。
3. 储能材料石墨烯可以被用作储能材料，这得益于它的优异电导性和热导性。
例如，可以利用其高效的传热性能将石墨烯用于新型高性能电池的制造。
4. 柔性显示器由于石墨烯的高透明度和高导电性，它可以被用于柔性显示器号等显示设备，这些设备具有更高的耐用性，并且非常适合使用在各种微型设备中。
石墨烯材料的特性与应用石墨烯是一种由碳原子排列成的薄膜，属于二维材料。
它具有出色的导电性、热导性和力学性能，极高的比表面积和柔韧性使其成为许多领域的研究热点。
1. 石墨烯的结构和特性石墨烯的结构类似于一张网格，由一层厚度为一个原子的碳晶格组成。
这种构造使其具有出色的电子传输性能。
该材料的电荷载流子迁移速度非常快，比传统的材料如硅快几倍。
此外，石墨烯的热导率极高，可以有效地传递热量。
这些性质使其成为许多电子学和热学应用领域的理想材料。
2. 石墨烯的应用石墨烯已经在许多领域中得到广泛应用。
以下是一些重要的应用领域：2.1 电子学应用由于石墨烯具有出色的导电性，因此它在电子学领域有广泛的应用。
石墨烯可以用于制造电子元件，如晶体管、集成电路等。
它还可以用于制造光电元件和传感器，如透明导电膜和生物传感器。
2.2 储能材料石墨烯可以用于制造储能器件，如锂离子电池和超级电容器。
其高比表面积和出色的电荷传输速度可以提高储能器件的性能。
石墨烯也可以用于制备储氢材料，这对开发氢燃料电池具有重要意义。
2.3 纳米复合材料石墨烯可以用于制造各种纳米复合材料，如聚合物基复合材料、金属基复合材料等。
石墨烯可以加强复合材料的力学性能，并且可以用于保护材料免受化学和环境腐蚀。
2.4 生物医学应用石墨烯在生物医学领域中也有许多应用。
它可以用于制造药物载体、生物传感器和各种医用材料。
石墨烯也可以用于研究肿瘤及其他疾病的治疗方法，如光疗和热疗。
3. 石墨烯的未来发展石墨烯在各个领域的应用前景广阔。
目前，石墨烯的产量和生产成本仍然很高，生产技术也存在许多难题。
因此，石墨烯的商业化应用仍然需要更多的研究和开发。
未来，石墨烯的大规模生产技术将会得到进一步的发展，其在各个领域的应用将会更为广泛。
总之，石墨烯是一个有着巨大潜力的材料。
它的优异特性使其成为了高效电子器件和新型材料的重要材料，在未来将充满无限的发展和应用前景。
石墨烯材料的应用前景和挑战石墨烯是一种新兴的纳米材料，是纯碳原子的二维晶格，拥有许多独特的性质。
自从2004年被发现以来，在科学和工业应用领域引起了极大的关注。
石墨烯的应用前景广阔，但其中也存在着一些挑战。
本文将分析石墨烯材料的应用前景和挑战。
一、石墨烯的应用前景石墨烯具有很多优异的物理和化学性质，如极高的电导率、强度、韧性和导热性等。
由于这些特性，石墨烯能够被应用在各种领域。
1. 电子领域石墨烯的最大应用可能就是在电子领域。
石墨烯具有极高的电导率和电子迁移率，可用于制造超薄、高速和低功耗的电子元件。
它可以被用于制造晶体管、振荡器、传感器、太阳能电池等。
另外，石墨烯还可以用于构建高强度、低密度的纳米电线。
2. 生物医学领域石墨烯在生物医学领域也有许多应用。
由于其高表面积和二维结构，它可以被用于制造药物递送系统，如纳米药物递送载体。
同时，石墨烯还具有良好的生物相容性，可以用于紫外线和红外线光疗、组织工程等。
3. 能源领域石墨烯也有着很大的应用前景在能源领域。
石墨烯和其他材料复合，可以用于制造超级电池和超级电容器。
同时，石墨烯还可以作为太阳能电池中的电极材料。
4. 其他领域除了上述领域，石墨烯还可以应用在诸如航天、化学、材料科学等领域。
二、石墨烯的挑战尽管石墨烯具有很多优异的特性，但它的应用仍然面临着一些挑战。
1. 制备技术仍不完善石墨烯的制备技术向来是一个难题。
尽管制备技术不断改进，但仍然存在一些技术上的挑战。
例如，单层石墨烯的生长需要高温和高真空，这很难在大规模生产中进行。
此外，石墨烯制备过程中容易受到杂质和缺陷的影响。
2. 质量和可靠性不稳定石墨烯材料的质量和可靠性不太稳定。
由于制备工艺、工作环境、物理和化学过程等因素的影响，石墨烯的性质可能会发生变化。
这也使得石墨烯在实际应用中面临着一些挑战。
3. 稳定性和可持续性石墨烯的稳定性和可持续性也是石墨烯面临的挑战之一。
石墨烯很容易受到氧化、水解和光降解的影响，在使用过程中容易失去效果。
石墨烯在生物医学领域的特性及应用简介石墨烯是一种由碳原子形成的单层薄片，具有独特的二维结构和特殊的物理化学性质。
近年来，人们对石墨烯在生物医学领域的应用给予了广泛的关注和研究。
石墨烯具有优异的导电性、热传导性、力学性能和光学性质，同时具备良好的生物相容性和生物活性，从而为生物医学领域的研究和应用提供了新的可能性。
特性1. 优异的导电性和热传导性石墨烯是一种高电导率材料，远远优于传统的金属和半导体材料，具有极高的电子迁移率。
其优异的导电性和热传导性使得石墨烯在生物传感器、电极材料和生物电子学等领域具有广泛的应用前景。
2. 高强度和柔韧性石墨烯具有出色的力学性能，其强度超过任何已知材料。
同时，石墨烯的柔韧性使其成为可拉伸的材料，并且能够适应生物组织的形态和运动。
这为石墨烯在仿生材料、组织工程和生物医学传感器等领域的应用提供了可能性。
3. 超高比表面积石墨烯的二维结构使其具有极高的比表面积，有利于吸附和储存分子。
这为石墨烯在药物传输、分子探测和生物分离等方面的应用提供了条件。
4. 良好的生物相容性和生物活性石墨烯具有良好的生物相容性和生物活性，能够与细胞和生物体相互作用，并且不会引发明显的细胞毒性。
这使得石墨烯在生物医学领域的应用得以实现。
应用1. 生物传感器石墨烯能够通过电荷传递、表面增强拉曼散射和发射光谱等方式，实现对生物分子的高灵敏度和高选择性检测。
因此，石墨烯在生物传感器和生物成像方面的应用具有巨大的潜力，可以用于早期癌症检测、蛋白质检测和DNA测序等。
2. 组织工程石墨烯作为一种材料支架，可用于促进细胞增殖、定向细胞分化和组织修复。
它的高强度和柔韧性使其成为组织工程领域的理想候选材料，可以用于修复和再生骨组织、神经组织和心血管组织等。
3. 药物传输和治疗石墨烯可以用作药物传递的载体，并通过调整其形态和表面性质来实现药物的控释和靶向输送。
此外，石墨烯还可以通过其独特的光热性质，实现光热联合治疗，为癌症治疗提供新的策略。
石墨烯发现的故事
摘要：
一、石墨烯的发现背景
二、石墨烯的特性与应用
三、石墨烯发现的意义和前景
正文：
石墨烯是一种只有一个原子层厚的二维材料，具有令人惊叹的物理特性。
它的强度、导电性和透明度等都超越了其他材料。
这个神奇的材料的发现，开启了一个全新的科技时代。
石墨烯的发现源于对石墨的研究。
石墨是一种常见的碳的同素异形体，具有良好的导电性和热稳定性。
科学家们一直对石墨的导电机制感兴趣，希望找到一种能够解释这种现象的理论。
2004年，安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫成功地在实验中分离出单层石墨，并证实了石墨烯的存在。
这一发现为他们赢得了2010年诺贝尔物理学奖。
石墨烯的特性使其在众多领域具有广泛的应用前景。
首先，石墨烯是一种优秀的导电材料，可用于制造更高效的电子器件。
其高强度和柔韧性使其成为的理想材料，可用于制造柔性显示屏、太阳能电池板等。
此外，石墨烯的超高热导率使其在散热领域具有巨大的潜力。
石墨烯的发现对我国科技发展具有重要意义。
我国政府高度重视石墨烯产业的发展，将其列为战略性新兴产业。
目前，我国在石墨烯研究和应用方面取得了世界领先的成果。
例如，我国科学家成功研发出石墨烯电池，其充电速度
远超传统电池。
此外，石墨烯在医疗、能源、环保等领域也取得了显著的应用。
总之，石墨烯的发现开启了二维材料研究的新篇章。
它所带来的创新技术和应用前景无法估量。
石墨烯散热材料
石墨烯是一种由碳原子构成的二维晶格结构材料，具有出色的导热性能，因此
被广泛应用于散热材料领域。
石墨烯散热材料以其优异的导热性能和轻质化特性，成为了散热领域的研究热点。
本文将从石墨烯散热材料的特性、制备方法以及应用前景等方面进行探讨。
首先，石墨烯具有高导热性能，其热导率高达5000-6000 W/mK，是铜的几倍
甚至几十倍。
这使得石墨烯成为了理想的散热材料，能够快速有效地将热量传导出去，降低设备温度，提高设备的稳定性和可靠性。
其次，石墨烯散热材料具有良好的轻质化特性，密度只有0.77 mg/m2，比铝还
要轻。
这使得石墨烯散热材料在实际应用中能够减轻设备的重量，提高设备的便携性和使用舒适性。
石墨烯散热材料的制备方法多样，包括机械剥离法、化学气相沉积法、化学氧
化还原法等。
这些方法可以根据具体的需求，选择合适的制备工艺，获得高质量的石墨烯散热材料。
此外，石墨烯散热材料在电子产品、汽车、航空航天等领域有着广阔的应用前景。
在电子产品中，石墨烯散热材料可以应用于手机、平板电脑、笔记本电脑等设备中，提高设备的散热效率，延长设备的使用寿命。
在汽车领域，石墨烯散热材料可以应用于发动机、变速器等部件中，提高汽车的燃烧效率，降低能耗排放。
在航空航天领域，石墨烯散热材料可以应用于航天器、卫星等设备中，提高设备的稳定性和可靠性。
综上所述，石墨烯散热材料具有出色的导热性能和轻质化特性，制备方法多样，应用前景广阔。
随着石墨烯材料的不断研究和发展，相信石墨烯散热材料将在未来得到更广泛的应用，并为各行各业带来更多的创新和发展。
石墨烯在医药中的应用石墨烯是一种由碳原子构成的单层二维材料，具有高导电、高导热、高强度、高透明度等优异特性。
这些特性使得石墨烯在医药领域中具有广泛的应用前景。
本文将从药物输送、生物传感器和组织工程三个方面介绍石墨烯在医药中的应用。
一、药物输送1.1 石墨烯作为药物载体石墨烯具有大面积和高比表面积的特性，可以作为药物载体，将药物吸附在其表面或内部进行输送。
与传统的纳米材料相比，石墨烯具有更好的生物相容性和更低的毒性。
1.2 石墨烯修饰的纳米粒子将纳米粒子与石墨烯进行修饰可以提高其生物相容性和稳定性，同时还能够增加其吸附能力和靶向能力。
这种方法被广泛应用于抗癌药物输送系统中。
1.3 石墨烯氧化物将氧化后的石墨烯（GO）作为药物载体，可以通过其大量的羟基和羧基与药物相互作用，将药物吸附在其表面或内部进行输送。
同时，GO 还可以通过表面修饰实现靶向输送。
二、生物传感器2.1 石墨烯场效应晶体管（GFET）石墨烯场效应晶体管是一种基于石墨烯的传感器，可以检测微量分子、细胞和生物分子等。
其灵敏度高、响应速度快、可重复性好等特点使得其在生物传感领域中具有广泛的应用前景。
2.2 石墨烯纳米带（GNR）石墨烯纳米带是一种具有极高灵敏度和特异性的生物传感器。
它可以通过改变电子结构来检测微量生物分子，并且可以实现多重检测。
三、组织工程3.1 石墨烯支架将石墨烯制成支架形态，可以作为组织工程中的载体，用于修复组织缺损。
由于其高导电性和高透明度，可以促进神经再生和细胞增殖。
3.2 石墨烯纳米线石墨烯纳米线是一种具有高强度和高导电性的材料，可以用于组织工程中的电刺激。
通过将其与细胞培养基结合，可以促进细胞增殖和分化。
3.3 石墨烯基生物打印利用生物打印技术，可以将细胞和石墨烯纳米线一起打印成三维结构，用于组织工程中的人工器官修复。
总结：在医药领域中，石墨烯作为一种新型材料，具有广泛的应用前景。
从药物输送、生物传感器和组织工程三个方面介绍了其应用。
石墨烯的应用前景与挑战石墨烯是近年来备受瞩目的材料之一，它被誉为一个“奇迹材料”，拥有极高的导热、导电性能、机械强度和透明性等特点，被认为可以广泛应用于电子、能源、生物医学、环境保护等领域。
一、石墨烯的应用前景1. 电子领域石墨烯因其卓越的电子性能被认为是电子领域的一个重要材料。
它具有非常高的电子迁移率，可以用来制造高性能场效应晶体管，使得电子元件的速度和功耗都有了极大的改进。
此外，石墨烯还具备优秀的光学特性，可以用于制作高性能的显示器、灯具、太阳能电池等。
2. 能源领域石墨烯在能源领域的应用前景也非常广阔。
石墨烯的导电性能使得它可以被用于锂离子电池、超级电容器等电池的制造中，让电池的发电效率有了较大提升。
另外，石墨烯还可以用于太阳能电池领域，可以显著提高太阳能电池的光电转换效率，从而达到更高的发电功率。
3. 生物医学领域石墨烯在生物医学领域的应用前景也非常受瞩目。
由于石墨烯具有高度透明性和生物相容性，在生物材料中的应用极为广泛，可以用于生物材料的制造和人体组织的修复。
此外，石墨烯还可以利用其导电性能制造出高灵敏的生物传感器，使得医疗筛查过程更为快速和准确。
4. 环境保护领域随着环境问题日益严重，石墨烯在环境保护领域的应用越来越受到重视。
石墨烯可以制造出高效的净水设备，可用于废水处理或海水淡化。
同时，石墨烯还可以用于制造防辐射服、空气净化器等环保设备，提高环境净化的效率。
二、石墨烯面临的挑战目前，石墨烯制造成本较高，使得它在大规模生产和应用方面面临很大的挑战。
为了解决这个问题，科学家们正在研究各种新的制备技术，以使得石墨烯的生产成本降低。
2. 稳定性问题石墨烯的稳定性也是一个重要的挑战。
由于石墨烯是一个十分薄且容易损坏的材料，因此在制造和使用过程中需要格外小心。
科学家们正在研究各种方法来提高石墨烯的稳定性，以便更安全地应用它在各种领域中。
3. 处理技术问题石墨烯的处理技术也是一个值得关注的挑战。
石墨烯的物理特性和应用前景石墨烯是晶体材料中最具有前途的一种，它具有一系列独特的物理和化学性质，被誉为“材料学领域的瑰宝”，是继发现全球第一种新物质锂离子电池之后的又一次突破。
本文将从物理特性和应用前景两个方面对其进行探讨。
一、石墨烯的物理特性1. 热稳定性石墨烯是由一个石墨层剥离而来，具有非常高的热稳定性，可以在高温下保持稳定的结构和性质。
这使其成为一种理想的热电材料，可应用于电子设备、能源存储、传感器等领域。
2. 机械强度高石墨烯的强度非常高，比钢铁还要强，而且柔韧性也非常好，具有超强的抗拉强度和弹性模量。
这使其成为一种非常有用的材料，可以制作高性能的机器人和其他基于机械的设备。
3. 光电性能优异由于石墨烯具有独特的晶体结构和电子性质，可以吸收和产生光辐射，同时还具有优异的导电性和透明性，因此可以应用于太阳能电池、光伏发电和其他光电器件。
4. 超导性能在低温下，石墨烯可以表现出超导性，因此可以应用于超导器件等领域。
其具有更高的超导临界温度和临界电场，这使其与其他超导材料相比具有更大的优势。
二、石墨烯的应用前景1. 电子学石墨烯具有非常优异的电子输运性能，可以应用于高性能场效应晶体管和其他微电子器件。
此外，还可制备电子学设备中的电极和传感器。
2. 能源存储石墨烯具有非常高的比表面积和极高的电容值，可以应用于制备超级电容器和电池，成为一种具有巨大潜力的能源存储材料。
3. 生物医学石墨烯是一种非常生物相容性、生物耐受性的新型材料，因此可以应用于生物医学领域，如生物传感器、图像诊断和癌症治疗等。
4. 光电子学石墨烯的导电率非常高，同时具有很好的光学性能，因此可以应用于制备光学器件，如太阳能电池、光伏发电等。
总之，石墨烯具有非常广泛的应用前景和潜力，被广泛认为是开启新时代的材料之一，我们有信心相信石墨烯在未来必将离我们越来越近。
石墨烯的性质与应用前景石墨烯是一种二维的碳材料，具有出色的物理、化学性质和广泛的应用前景。
它的结构由由单层碳原子组成的六角形格子构成，具有高强度、高导电性、高热导性、高透明度等特点。
由于其独特的性质，石墨烯被广泛关注，已被探索出许多应用前景。
一、石墨烯的物理性质1.高强度和韧性石墨烯的碳碳键强度高，相比其他材料更为坚硬，在温度范围内具有极高的韧性。
同时，由于石墨烯可以卷曲或扭曲形成纳米结构，因此还可以用于弯曲电子学和柔性电子器件。
2.高导电性和透明度石墨烯具有高导电性和透明度，是一种优良的导电薄膜材料。
在透明电子器件中应用广泛，因其透明度高、导电性能好、机械性能佳的特点，有望在LCD、电子纸及光电器件等领域得到广泛应用。
3.高热导性石墨烯具有非常好的热导性质，具有将热量快速传输的能力，可以作为高效的散热材料。
4.低能量损耗和高韧性石墨烯可以吸收大量的机械能，而不会发生断裂，同时石墨烯投工小，可以避免机械衰竭和损伤。
二、石墨烯的化学性质1.高化学稳定性石墨烯能够在多种化学液体中保持稳定，能够抵抗许多酸、碱的腐蚀，且不会被风化，具有很高的耐用性。
2.石墨烯的表面特性石墨烯在物理、化学反应过程中表现得非常活跃和敏感，可以广泛用于表面分析的研究领域，如传感器、化学电源器件等。
三、石墨烯的应用前景石墨烯是一种具有广泛应用前景的材料，特别是当被深度研究和开发出应用的技术后，其影响将会非常大。
1.电子学和光学应用由于石墨烯有极好的导电性和透明度，可以用于开发各种电子学和光学应用，如光伏电池、热电半导体、电子显示器、光电探测器、光电发射器等。
2.生物医学应用石墨烯因其大的比表面积和小的孔径，可以用于生物医学领域的细胞成像、药物释放和细胞分离，同时石墨烯具有出色的生物相容性。
3.电池和超级电容器的应用石墨烯作为电池和超级电容器的材料之一，具有很高的比容量、循环性能和导电性，可以用于开发微型化、高能量密度和长寿命的电池和超级电容器，具有广泛的应用前景。
石墨烯的制备、结构、特性及应用前景班级：热能082姓名：陆时杰学号：10084621致乔文明老师：乔老师这课讲的很有意思，我虽然是学热能与动力工程的，但是我对这些新型材料很有兴趣，尤其是它在航空航天和军事等领域的应用。
在上这个课之前我就知道多孔碳材料可用用来做雷达波的吸收材料，像现在一些民用器材，比如汽车、自行车。
鱼竿等等，都有采用碳纤维材料，不但重量很轻，而且强度很大。
就是目前市场上这种材料的商品价格往往高的离谱，买不起啊！不过在上这个课还是收获蛮多的，对碳材料有了更深入的认识，就拿石墨烯来说，以前就是听过这玩意很坚固，其他方面的东西还真不知道，通过这门课了解到它的性质和其他的一些用途。
我记得曾今美国有位老师问他的学生地球上的石油多少年能用完，他的学生立刻开始了计算。
这时这位老师说，永远都用不完。
这时因为每当一种材料面临枯竭的时候人类就会找到其替代品。
现在看来是这样，这些碳材料在未来锁发挥的作用将会非常巨大。
但就是每次一讲到这些碳材料的制备和一些条件云云，就听不懂了，因为不是学化工的，对里面好多专业术语不了解，而且还是英文的，不查字典基本就瞎了。
不过对这课的兴趣，还是满浓厚的。
废话不扯了，下面该到正题了，因为引用了很多文献，也不确定里面有些东西的正确性，如有问题，请老师指正。
前言碳材料(如炭黑、煤炭、石墨、金刚石) 几乎和人类一样历史悠久。
20 世纪60 年代以来陆续从聚丙烯腈中得到了碳纤维,由化学分解烃蒸气而产生的热解碳以及来自于非石墨化程序的玻璃状碳等新型碳材料,这些新型碳材料与传统石墨电极、碳黑和活性炭等碳材料有着不同的结构和特性。
在20 世纪70 年代,出现了针型焦碳、新型微珠,生长蒸气型碳纤维,高密度各向同性石墨,碳纤维加强型混凝土、碳分子筛、金刚石- C 和其他新型碳材料。
富勒烯(C60) 和纳米碳管的发现更是开启了一个与光滑石墨层碳材料为基础的碳材料完全不同的世界。
新碳材料的发展促进了碳科学的新发展,这使重新构造C-C 键,观察杂化轨道(SP + 2π,SP2 +π和SP3) 成为一种趋势。
1、纳米碳材料的定义传统的纳米材料把组成相或晶粒结构控制在100 纳米以下的长度尺寸的材料称为纳米材料。
但从碳材料的生产控制因素和特征关键点,我们可以将纳米碳材料定义为:在纳米状态下对碳原子的大小和结构进行有效控制而产生的碳材料。
这种定义将大小和结构放在了相同的地位,这就更容易解释纳米碳材料的多样性,除了富勒烯和纳米碳管外还有其他更多的材料。
传统碳大多数依靠天然产生不同大小和结构的微晶或孔,并且仅其中一部分(碳黑)为纳米碳材料。
比较而言,在纳米碳材料发展中,由于我们已掌握了纳米大小和纳米结构的一重或双重控制技术,因此在许多新型碳材料中产生了纳米碳材料。
新型碳材料发展中至关重要的因素,不仅仅受纳米大小的控制,而且受纳米状态下结构的控制。
在这种认识指导下,将有利于我们对纳米碳材料的研究。
2、决定纳米碳材料性质的因素在碳材料的生产中,主要的控制因素包括传统的和新型的方法。
它们都表现出了在碳化过程中的优势聚合体、工艺条件和关键结构或最终产品的特性。
3、纳米碳材料的应用研究目前应用的主要纳米碳材料是石墨烯、碳黑、C60 、纳米碳管。
由于对纳米碳管的特性了解比较深入,因此基于纳米碳管的应用研究和产业化研究成为目前的主流。
下面，论文将就纳米碳材料中的一种——石墨烯做具体介绍，将对石墨烯的制备、结构、性能及其应用前景做一个概述。
正文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1000m/s，大概是光速光速的1/300，这远远超过了电子在其他导体中的运动速度。
这使得石墨烯中的电子，或更准确地，应称为“载荷子”，的性质和相对论性的中微子（中微子又译作微中子，是轻子的一种，是组成自然界的最基本的粒子之一）非常相似。
石墨烯独特而完美的结构使它具有优异的电学、力学、热学和光学等特性，例如石墨烯具有100倍于硅的超高载流子迁移率、高达130GPa的强度、很好的柔韧性和近20%的伸展率、超高热导率、高达2600m2/g的比表面积，并且几近透明，在很宽的波段内光吸收只有 2.3%。
这些优异的物理性质使石墨烯在射频晶体管、超灵敏传感器、柔性透明导电薄膜、超强和高导复合材料、高性能锂离子电池和超级电容器等方面展现出巨大的应用潜力。
石墨烯是单层原子厚度的石墨，具有二维蜂窝状网格结构。
各碳原子之间的连接非常柔韧，当施加外力时，碳原子面就弯曲变形，从而使碳原子不必重新排列也保持结构稳定。
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。
由于石墨烯片平面内π轨道的存在，电子可在晶体中自由移动，使得石墨烯具有十分优异的电子传输性能。
由于石墨烯具有优异的导电性，自2004年被英国曼彻斯特大学研究组发现后，不断有新的成果被报道。
其中包括发现石墨烯和PMMA较大热膨胀系数差别是产生周期性褶皱原因，这些周期性褶皱会影响石墨烯的电学性质。
科学家发现石墨烯是一种“透明”的导体，可以用来替代现在的液晶显示器件的ITO透明电极。
纳米材料石墨烯，因其具有很多特殊性质，比如零能隙，反常的量子霍耳效应，朗道量子性等，吸引了国内外学者从凝聚态电子结构、输运性质到相对论的研究等众多方面的研究兴趣。
虽然石墨烯刚刚被发现不久，目前也已经有了一定的应用领域，但是制备石墨烯的方法都比较复杂，整个工艺过程很难控制，且只能生产少量的石墨烯纳米薄膜。
虽然石墨烯作为工程材料具有很大的应用前景，然而如何有效方便地制备出高质量二维石墨烯纳米薄膜是发展研究和应用的关键所在。
因此，应寻找一种快速的、可控的高质量石墨烯纳米薄膜的制备工艺。
一、石墨烯的制备方法目前，石墨烯的制各手段通常可以分为两种类型，化学方法和物理方法。
物理方法，是从具有晶格完备性的石墨或者类似的材料来获得，获得的石墨烯尺度都在80 mTl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，得到石墨烯尺度在10 nm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。
下面将就机械剥离法、加热SiC法、石墨插层法、氧化石墨还原法做具体介绍。
1．1机械剥离法最普通的是微机械分离法，这是大多数参考文献上都有一种方法，也是一种比较常规的方法，它是直接将石墨烯薄片从较大的晶体上剪裁下来。
2004年Novoselovt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。
但缺点是此法是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。
1．2加热SiC法该法是通过加热单晶6H．SiC脱除Si，在单晶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，将样品加热使温度升高至1 250～1 450℃后恒温1--20 min，从而形成极薄的石墨层。
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，制备大面积具有单一厚度的石墨烯比较困难。
1．3石墨插层法石墨插层法是以天然鳞片石墨为原料，将插入物质与石墨混合反应得到的。
插入物质使石墨层间的作用力被削弱。
通过进一步的超声和离心处理便可得到石墨烯片。
此方法制备出的石墨片，其厚度一般最小只能达到几十纳米，而且加入的强酸强碱等插层物质会破坏石墨烯的sp2结构，导致它的物理和化学性能受到影响。
1．4氧化石墨还原法氧化石墨还原法是目前制备石墨烯最热门的方法。
石墨在溶液中于某种条件下能与强氧化剂反应，被氧化后在其片层间带上羰基、羟基等基团，使石墨层间距变大成为氧化石墨。
片层氧化石墨经过适当的超声波震荡处理，极易在水溶液或者有机溶剂中分散成均匀的单层氧化石墨烯溶液，再用硼氢化钠去除氧化石墨烯上的部分含氧官能团，然后对氧化石墨烯进行磺化处理，防止石墨烯团聚，最后用肼还原去除剩余的含氧官能团。
虽然经过强氧化剂完全氧化过的石墨并不一定能够完全还原，导致其一些物理、化学等性能损失(尤其是导电性)，但是，这种方法简便且成本较低，可以制备出大量石墨烯。
除了以上几种方法，还有球磨法、爆炸法，以及通过超声剥离膨胀石墨的方法。
但这几种方法不能彻底地剥离石墨及氧化石墨片层结构，大部分为多层结构。
二、石墨烯的结构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，也就保持了结构稳定。
这种稳定的晶格结构使碳原子具有优秀的导电性。
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。
另外，研究也发现，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。
美国哥伦比亚大学两名华裔科学家最近发现，铅笔石墨中一种叫做石墨烯的二维碳原子晶体，竟然比钻石还坚硬，强度比世界上最好的钢铁还要高上100倍。
有科学家曾今实现过，建造一架太空电梯，这样就可以利用它轻松加愉快的把人类送上太空，而不再是使用航天飞机这种高成本工具。
而石墨烯的出现，就为这种太空电梯创造了可能。
三、石墨烯的特性石墨烯是由碳原子按六边形晶格整齐排布而成的碳单质，结构非常稳定。
其完美的晶格结构，常被误认为很僵硬，但事实并非如此。
石墨烯各个碳原子间的连接非常柔韧，当施加外部机械力时，碳原子面就弯曲变形。
这样，碳原子就不需要重新排列来适应外力，这也就保证了石墨烯结构的稳定，使得石墨烯比金刚石还坚硬，同时可以像拉橡胶一样进行拉伸。
这种稳定的晶格结构还使石墨烯具有优秀的导电性。
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。
由于其原子间作用力非常强，在常温下，即使周围碳原子发生挤撞，石墨烯中的电子受到的干扰也非常小。
石墨烯被证实是世界上已经发现的最薄、最坚硬的物质。
美国哥伦比亚大学James Hone等人最近发现，铅笔石墨中一种叫做石墨烯的二维碳原子晶体，竟然比钻石还坚硬，强度比世界上最好的钢铁还要高上100倍。
其厚度只有0.335纳米，把2000片薄膜叠加到一起，也只有一根头发丝那么厚。
单层石墨烯几乎透明，其分子排列紧密，即使原子尺寸最小的氦也不能通过。
