石墨矿与神奇的石墨烯

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。

本刊综合报道/文创新时代 2017.256 INNOVATION TIME 2017.2及应用研究中心燕绍九博士披露，经过5年的不懈研究，中国航发航材院石墨烯储能材料研发团队已成功研制出具有快速充电、长寿命、低发热等特性的新型石墨烯锂离子电池，该产品目前已实现了批量制备，即将走向市场应用。

俗话说，真金不怕火炼。

被誉为“黑金”的石墨烯,是电池领域炙手可热的“材料明星”。

在《中国制造2025》选定的十大重点突破技术和战略产业中,石墨烯材料是前沿新材料领域的四大重点之一。

作为目前发现的厚度最薄、强度最高、导电性能最好的新型纳米材料,石墨烯被称为可改变21世纪的“神奇材料”,这一“新材料之王”也势必会掀起电池领域的一场能源革命。

强势登场的“材料明星”“有一种物质,如同爱丽丝仙境一般神奇,那就是石墨烯。

”石墨烯就是从石墨材料中剥离出来,由碳原子按照特殊结构排列成的二维晶体。

2004年英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫首次成功地从石墨中分离出石墨烯,他们也因此获得了2010年诺贝尔物理学奖。

提起石墨，我们一定不会感到陌生,生活中最常用的铅笔笔芯就是由石墨与黏土混合制成的,而石墨烯的主要来源就是石墨。

换个角度来看,石墨烯只有单层原子厚度,铅笔芯中的石墨就相当于无数层石墨烯的堆放叠加。

由于石墨烯如此之薄,使用了石墨烯的材料也将在“身材”上大幅度“瘦身”,未来由石墨烯制成的手机厚度可能薄到如同银行卡一般。

石墨烯虽然“出身”平平,却有着超强的性能。

它不仅是迄今发现的自然界最薄的材料,也是强度最高的材料,石墨烯的断裂强度比最好的钢材还要高出200倍。

石墨烯的弹性惊人,可被大幅度地拉伸和弯曲,抗压能力、导热和导电性也令它在诸多材料中崭露头角。

此外,石墨还具有储备量大、物美价廉的突出优势,而我国的石墨矿储量达到了世界总储量的75%,这为石墨烯的生产与应用提供了丰富的来源。

即充即走将不是梦“普通手机仅用10分钟即可充满。

新型材料——石墨烯石墨烯，这是一个既新奇又神秘的名词，它被誉为21世纪最重要的材料之一，因为它能够革命性地改变许多领域，从电子电器到航空航天和能源领域，再到生物医学和环境科学。

石墨烯可以说是目前材料科学领域的一个热门研究方向，也是当前科学技术发展中的一个热点。

那么，什么是石墨烯呢？在化学上，石墨烯是仅由一层厚度的碳原子组成的单层晶体结构，这种晶体结构具有重要的物理、化学和电子学性质，它的厚度只有一纳米级别，比人的头发还要细。

因此，石墨烯被称为二维材料之王，是新型材料的代表之一。

首先，石墨烯的导电性是很好的，它的电子迁移率是传统电子材料的数百倍甚至上千倍，因此它可以广泛应用于电子领域，比如说石墨烯可以用来制作更高速的电子芯片，能够让计算机运行得更快。

同时，由于石墨烯的导电性非常好，所以让它成为了一种非常理想的导电材料，可以在电路板、电极等电子领域大量使用，实现在电气工业领域可重大进展。

其次，石墨烯还具有很好的光学特性和力学性能，它的光吸收强度极高，约为传统光电材料的200倍，这可以被用于制造高感光度的相机或者更高性能的太阳能电池，让太阳能电池的产量和质量得到了大幅提升。

此外，石墨烯具有极高的强度和硬度，比钢的强度高上好几倍，同时还具有柔韧性，可以弯折成不同的形状，它的力学性能使其可以被广泛应用于航空与航天、汽车制造等领域，同时也有助于制造强度更高的新型材料。

另外，石墨烯还具有很好的化学稳定性和生物相容性，这使其在生物医学领域具有广泛的应用前景。

由于石墨烯的生物相容性良好，可以被用于生物体内药物传递或者作为人造组织等医学用途，同时石墨烯还有助于制作高灵敏度和不太易受到干扰的生物传感器，研究深度的化学和生物传感器能够帮助人们更好的理解和治疗疾病。

石墨烯这种新型材料，具有的优异性能已经引起了整个材料科学的关注，并且在实际应用中也有了很多切实可行的成果，例如石墨烯保温材料、石墨烯制造的过滤膜等等。

但是，它还有很多的瓶颈存在，比如大规模制备技术、制备的稳定性、生产成本等方面的瓶颈，这也是目前仍需要攻克的难点之一。

石墨烯的奥秘什么是石墨烯呢？很简单，石墨烯就是单层的石墨，如果将石墨的一层结构单独拿出来，那就是石墨烯。

———————————————石墨烯就是单层的石墨———————————————在整个宇宙之中，所有的物质都是由不同的元素所构成的，但同一种元素却并非只能构成同一种物质，元素通过不同的结构进行组合就能够形成不同的物质。

以碳元素为例，当一个碳原子周围有四个碳原子，它们以共价键的方式相结合，且周围的四个碳原子与中心的碳原子形成一个正四面体结构的时候，就组成了一种物质，我们叫它钻石。

因为碳原子之间是以很强的共价键结合的，所以钻石的硬度很高，又被称为金刚石。

钻石的硬度很高，但另一个同样由碳原子所组成的物质却十分光滑，它就是石墨。

多正六边形的结构，就组成了一个层，很多层叠在一起就组成了石墨。

在石墨中，同一层的碳原子依靠化学键结合，而层与层之间却没有化学键，它们是依靠原子间的弱碱性电性吸引力结合在一起的，所以同一层碳原子的结合非常牢固，而层与层之间则是可以滑动的，而这种层与层之间的滑动就是石墨光滑特性的根源。

那么什么是石墨烯呢？很简单，石墨烯就是单层的石墨，如果将石墨的一层结构单独拿出来，那就是石墨烯。

石墨烯的发现是在2004年，而在此之前，科学家们一直断定类似于石墨烯的物质是不会存在的，为什么呢？原因很简单，我们身处将石墨一层结构单独拿出就是石墨烯都是三维结构的，像石墨烯这种二维结构的物质不可能存在于三维空间之中。

一张纸是不是二维结构呢？当然不是，纸是三维结构物质，它是立体的，拥有长宽高，只不过高度，也就是厚度很薄而已。

但石墨烯就不同了，它基本上可以说是一种二维结构物质，石墨烯就是单层石墨，它的结构是平面的，厚度为一个原子，那么这一个原子到底有多厚呢？我们知道，纳米这个单位是很小的，一纳米就等于10-9米，而单层石墨的厚度为0.355纳米，很薄很薄，薄得没有办法再薄。

二维结构的物质无法存在于三维空间之中，这是一个常识，但有|封面故事|◎编辑|刘伟鹏固体材料，我们会发现：许多原子排列成规则的、无休止的重复三维结构，只是原子之间没有看不见的结合，它们不是结合在一起，而是固定在一起。

石墨烯原材料石墨烯是一种由碳原子构成的二维晶体材料，具有出色的导电性、热导性和机械性能，被誉为21世纪的“黑金”。

作为石墨烯的原材料，石墨矿石是其最主要的来源之一。

石墨矿石是一种含碳量高达80%以上的矿石，主要成分是石墨，同时还含有少量的杂质。

石墨矿石通常以天然石墨、胶片石墨和晶体石墨等形式存在。

在石墨矿石中提取石墨烯，首先需要对石墨矿石进行粉碎、浮选等物理化学方法的处理，然后经过高温等条件下的化学氧化、还原等反应，最终得到石墨烯。

除了石墨矿石外，石墨烯的原材料还包括石墨烯氧化物和石墨烯衍生物。

石墨烯氧化物是一种由石墨烯和氧原子构成的化合物，通常是通过氧化石墨烯的方法得到的。

石墨烯衍生物则是指通过对石墨烯进行功能化改性，形成不同性质和用途的新材料。

这些衍生物可以是石墨烯的氧化物、硫化物、氮化物等多种形式。

在石墨烯的生产过程中，选择合适的原材料对于石墨烯的质量和性能至关重要。

石墨矿石作为石墨烯的主要原材料之一，其质量和纯度直接影响着石墨烯的最终性能。

因此，在石墨烯的生产中，需要对石墨矿石进行严格的筛选和加工，以保证石墨烯的质量。

在石墨烯的应用领域中，石墨烯的原材料选择也是至关重要的。

不同的原材料可以制备出具有不同性能和用途的石墨烯制品，如导电材料、柔性显示器、超级电容器等。

因此，在石墨烯的应用中，需要根据具体的需求选择合适的原材料，并进行相应的加工和改性，以满足不同领域的需求。

总的来说，石墨烯的原材料包括石墨矿石、石墨烯氧化物和石墨烯衍生物等多种形式。

这些原材料在石墨烯的生产和应用中起着至关重要的作用，对于石墨烯的质量和性能具有重要影响。

因此，在石墨烯产业的发展中，需要加大对石墨烯原材料的研究和开发，不断提高石墨烯的质量和性能，推动石墨烯产业的健康发展。

神奇的石墨石墨烯的前沿科技石墨烯，一种由碳原子构成的二维晶体结构，被誉为材料科学的奇迹，因其独特的性质而引起了广泛关注。

在过去的几十年里，石墨烯的研究取得了令人瞩目的突破，被认为是未来科技发展的关键之一。

本文将重点讨论石墨烯的前沿科技应用。

一、石墨烯在电子学领域的应用石墨烯具有出色的电子传导性能和高载流子迁移率，使其成为电子学领域的热门材料。

石墨烯晶体管的研究引发了整个半导体产业的重大变革。

由于其单层结构，石墨烯晶体管可以制造得更小、更快、更节能。

相较于传统的硅基晶体管，石墨烯晶体管具有更高的开关频率、更低的功耗和更好的热导性能，将为电子产品的发展带来巨大改变。

二、石墨烯在能源领域的应用石墨烯在能源领域的应用潜力巨大。

一方面，石墨烯具有出色的光吸收能力，可以用于太阳能电池的制造。

由于其高电子传导性能和薄膜结构，石墨烯太阳能电池可以达到更高的转换效率。

另一方面，石墨烯也可用于储能设备的制造，例如锂离子电池。

石墨烯电池具有更高的能量密度和更短的充放电时间，有望推动电动汽车等领域的进一步发展。

三、石墨烯在材料科学领域的应用石墨烯的独特性质使其在材料科学领域有着广泛的应用前景。

例如，石墨烯具有极高的强度和柔韧性，可以制备出超薄、透明的石墨烯薄膜，具有广阔的应用前景。

石墨烯薄膜可以应用于显示技术、传感器和微纳器件等领域。

此外，石墨烯还可用于改善材料的导热性能，制备耐高温材料等。

四、石墨烯在生物医学领域的应用石墨烯在生物医学领域的应用也备受瞩目。

石墨烯具有良好的生物相容性和生物活性，可以在药物传输、诊断和治疗等方面发挥重要作用。

石墨烯纳米颗粒可以作为药物载体，用于靶向传递药物、增强药物的稳定性。

此外，石墨烯还可以制备出用于光热治疗的纳米材料，对肿瘤等疾病进行治疗。

五、石墨烯在环境科学领域的应用石墨烯在环境科学领域的应用也备受关注。

石墨烯具有高效的吸附能力和催化活性，可以用于水污染物的去除和废气的处理。

石墨烯复合材料可以用于制备高效吸附剂，吸附重金属等有害物质。

石墨与石墨烯关系石墨和石墨烯是两种相互关联但又有着明显差异的材料。

虽然它们都是由碳元素构成的，但它们的结构和性质却大相径庭。

石墨是一种层状结构的材料，每层由六边形排列的碳原子组成，层与层之间通过弱的van der Waals力相互堆叠。

而石墨烯则是一种由单层石墨结构组成的材料，每层只有一个碳原子厚度，呈二维结构。

在这篇文章中，我将详细介绍石墨和石墨烯之间的关系。

石墨是一种常见的材料，它的层状结构使得它具有许多独特的性质。

石墨的层与层之间的弱相互作用力使得石墨可以轻松地进行剥离和分散。

这种独特的结构使得石墨具有良好的导电性和热导性。

另外，石墨的分子间间隔较大，使得其具有良好的润滑性能。

因此，石墨在润滑、电池、电极、聚合物复合材料等许多应用领域都有广泛的应用。

与石墨相比，石墨烯是一种倍受关注的材料，原因是它在许多方面相比石墨都有更为出色的性能。

首先，石墨烯具有优异的导电性，比石墨高达200倍以上。

石墨烯的电子运动方式是二维的，电子可以在其表面自由传导。

这种出色的导电性使得石墨烯在电子器件、传感器和透明导电薄膜等领域具有广泛的应用潜力。

其次，石墨烯的强度和刚度远远超过石墨。

石墨烯的层与层之间没有相互作用力，因此其具有出色的柔韧性。

石墨烯能够承受很高的应变，这与其他材料相比具有显著优势。

这种超高的强度和刚度使得石墨烯在材料强度增强、复合材料以及纳米加固等方面有着广泛的应用前景。

除此之外，石墨烯还具有很多其他独特的性质。

例如，石墨烯是一种透明材料，即便只有一个原子的厚度，它也能够几乎完全透过光线。

这种优异的透明性使得石墨烯在太阳能电池、触摸屏和光学器件等领域具有广泛应用。

此外，石墨烯还具有良好的热导性和高的热稳定性，使得它在热管理、热界面材料等方面也有很大的潜力。

尽管石墨和石墨烯在结构和性质上有着明显的差异，但它们之间仍然存在一定的关联。

事实上，石墨烯的制备通常是通过对石墨进行层状剥离获得的。

石墨烯的制备方法有许多种，例如机械剥离、化学剥离和热剥离等。

石墨与石墨烯关系一、石墨与石墨烯的基本性质石墨是一种常见的矿物，化学式为C，是一种由纯碳组成的矿物。

石墨的晶体结构中，碳原子以六角形蜂窝状排列形成层状结构。

石墨是一种良好的导电、导热和润滑剂，因此在许多领域有广泛应用。

石墨烯则是一种单层碳原子组成的二维晶体，是近年来备受关注的新型材料。

石墨烯的名称源于其结构和石墨的六角形蜂窝状结构相似。

石墨烯具有极高的电导率、热导率和强度，是理论上可以制造出的强度最高的材料之一。

二、石墨与石墨烯的结构与组成1.石墨的结构与组成石墨的晶体结构由二维碳原子层组成，这些层之间通过较弱的范德华力相互作用。

每个碳原子都与周围的三个碳原子形成共价键，形成六角形蜂窝状结构。

石墨的层状结构决定了其具有良好的导电、导热和润滑性能。

2.石墨烯的结构与组成石墨烯是由单层碳原子组成的二维晶体，其结构类似于石墨的层状结构。

在石墨烯中，每个碳原子都与周围的三个碳原子形成共价键，形成一个稳定的蜂窝状结构。

由于石墨烯仅由单层原子组成，因此其具有极高的电导率、热导率和力学性能。

三、石墨与石墨烯的性质与应用1.石墨的性质与应用石墨具有良好的导电、导热和润滑性能，因此在电子、冶金、化工、机械等众多领域有广泛应用。

石墨可以作为电极材料、发热元件、润滑剂等，还可用于制造铅笔、石墨乳等产品。

此外，石墨还具有中子吸收能力，可以用于制造控制核反应堆的中子减速剂。

2.石墨烯的性质与应用石墨烯具有极高的电导率、热导率和力学性能，被认为是一种具有广泛应用前景的新型材料。

由于其良好的透光性和高电子迁移率，石墨烯在光电转换器件、透明电极、晶体管等领域有重要应用。

此外，石墨烯还具有超强的力学性能和柔韧性，可应用于制造轻质高强材料、传感器、换能器等领域。

同时，石墨烯作为一种二维晶体材料，在理论研究领域也具有重要的意义。

四、石墨与石墨烯的关系总结通过以上分析可以看出，石墨和石墨烯在结构和组成上具有相似性，都由二维碳原子层组成，且每个碳原子都与周围的三个碳原子形成共价键。

6.7 横空出世“烯”望无限——探秘“神奇材料”石墨烯从被比喻为最接近科幻名作《三体》“二向箔”的神秘物质，到被预言能改变21世纪的“神奇材料”，石墨烯正从实验室走进百姓生活。

这一“横空出世”的新材料到底神奇在哪里？能给我们的生活带来怎样的变化？何时才能迎来属于它的大时代？我们现在就来揭开石墨烯的神秘面纱。

石墨烯为何方神圣？石墨烯，实际就是从石墨中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。

铅笔芯用的石墨就相当于无数层石墨烯叠在一起。

听起来稀松平常的石墨烯，却有诸多独一无二的特性。

通俗来说，目前自然界中，这东西最薄、最结实，导电性极好，在工业领域中几乎无所不能。

石墨烯的性质电阻率小、透明度高、导热性好、电子传导速率最快、结构稳定、高机械强度和弹性。

石墨烯的发现者、2010年诺贝尔物理学奖获得者安德烈·海姆这样描述石墨烯：可以被无限拉伸，弯曲到很大角度不断裂，可以抵抗很高的压力，同时还有着非同寻常的导热性和导电性。

“石墨烯电阻率极低，电子能在其中极为高效地移动，这使得石墨烯有非常好的导电性。

” 如果将石墨烯与电子元件、电子设备进一步结合使用，可以增强储电设备的储电率，提高储电性能。

虽然只有一个原子的厚度，但石墨烯却是非常强韧的材料。

通俗地讲，它强过钻石，“秒杀”钢铁。

同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。

如果用一个平方米的石墨烯做成吊床，本身重量不足1毫克，可以承受1公斤的重物。

石墨烯还具有“针插不进、水泼不进”的零渗透特性。

如果给船体涂上石墨烯涂层，就好像穿上防腐“铠甲”；如果发生化学品火灾，一张石墨烯薄膜可以把火灭掉。

石墨烯的惊奇之处还远不止此。

1克重的石墨烯展开后面积为2630平方米！“这么大的比表面积使其拥有超强的吸附性，可以用它做过滤装置，用于海水淡化、污水处理等领域。

”与生产生活接轨，“烯”望无限随着科研发展，目前，石墨烯系列产品开始走入百姓生活。

石墨烯理疗、保暖产品、LED用高导热石墨烯复合材料、石墨烯防弹材料等20余种石墨烯产品目前已经推出。