超硬新材料石墨烯简介

一、石墨烯概述石墨烯（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，其厚度只有0.335纳米，仅为头发的20万分之一。

被认为是构建其它维数碳质材料（如0维富勒烯、1维纳米碳管、3维石墨）的基本单元，具有极好的结晶性、力学性能和电学特性。

石墨烯材料分为两类，一类是由单层或多层石墨烯构成的薄膜，另一种是由多层石墨烯构成的微片。

石墨烯薄膜又分为单晶薄膜和多晶薄膜。

石墨烯是目前最薄也是最坚硬的纳米材料，同时具备透光性好、导热系数高、电子迁移率高、电阻率低、机械强度高等众多普通材料不具备的性能，未来有望在电极、电池、晶体管、触摸屏、太阳能、传感器、超轻材料、医疗、海水淡化等众多领域应用，是最有前景的先进材料之一。

二、石墨烯的优异性能1.理论比表面积高达2600m2/g VS活性炭1000~1800 m2/g2.导热系数高达5300 W/m·k VS铜400 W/m·k3.电子迁移率超过15000cm2/V·s VS硅1400 cm2/V·s4.电阻率约10-6Ω·cm5.透光率高达98%6.实测弹性模量为1060Gpa7.良好的结晶性8.半整数的量子霍尔效应9.永不消失的电导率三、石墨烯的应用前景3.1石墨烯良好的电导性能和透光性能，使其在透明电导电极方面有非常好的应用前景，石墨烯不仅可以制成太阳能电池用的透明电极，同时还可以用作插入半导体层之间的中间电极。

石墨烯最能发挥威力的领域是有机薄膜太阳能电池领域。

3.2石墨烯还有望成为新型高效的超级电容器电极材料，研究表明，石墨烯超级电容器的充放电速度比传统电池快1000倍。

这种新颖的石墨烯微型电容器有望应用于MEMS系统、便携式电子设备、无线传感网络、柔性显示器，以及其多种生物体内电子设备的储能器件。

3.3触摸屏是石墨烯未来应用的又一大热点。

石墨烯是什么材料
石墨烯是一种由碳原子构成的二维晶体材料，其结构类似于蜂窝状的蜂窝状结构。

石墨烯由单层碳原子组成，形成了具有特殊性质的六角形晶格。

石墨烯的发现被认为是一项革命性的进展，因为它具有许多独特的物理和化学特性，使其在许多领域具有巨大的潜力。

首先，石墨烯具有出色的导电性。

由于其独特的结构，石墨烯中的电子可以自由移动，因此具有非常高的电导率。

事实上，石墨烯被认为是已知最好的导电材料之一，甚至比铜还要好。

这使得石墨烯在电子器件和导电材料方面具有巨大的应用潜力。

其次，石墨烯还具有出色的热导率。

由于其结构的特殊性，石墨烯可以有效地传递热量，因此具有很高的热导率。

这使得石墨烯在热管理和散热领域具有广阔的应用前景。

此外，石墨烯还具有出色的机械性能。

尽管它只有一个原子厚度，但石墨烯却非常坚固和耐用。

事实上，石墨烯被认为是已知最坚固的材料之一，具有比钢还要强大的拉伸强度和弹性模量。

这使得石墨烯在材料强度和耐久性方面具有巨大的潜力。

此外，石墨烯还具有许多其他独特的特性，例如光学透明性、化学稳定性和柔韧性等。

这些特性使得石墨烯在许多领域都具有广泛的应用前景，包括电子学、光学、材料科学、生物医学等。

总的来说，石墨烯是一种具有许多独特性质的材料，具有广阔的应用前景。

随着对石墨烯的研究不断深入，相信它将在未来的许多领域发挥重要作用，为人类社会带来巨大的变革和进步。

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。

石墨烯材料的特点以及在各个领域中的应用
石墨烯是一种由碳原子构成的单层薄炭素材料，具有许多独特的特点和广泛的应用。

以下是石墨烯材料的特点以及在各个领域中的应用。

特点：
1. 高强度和高硬度：石墨烯的强度比钢高200倍，硬度比金刚石高五倍。

2. 轻量和薄：石墨烯仅有一个原子层厚度，非常轻便。

3. 电子迁移速度快：电子在石墨烯中移动的速度非常快，是现有材料的几百倍。

4. 热稳定性好：石墨烯可以承受高温，不易熔化或分解。

5. 非常透明：石墨烯能够使90%的光线穿透，是目前已知的最透明的材料之一。

应用：
1. 电子学：石墨烯非常适合用于电子学领域，因为它的电子迁移速度非常快，在电子器件中能够提供更快的信号传输速度。

例如，石墨烯可以用于制造晶体管、场效应晶体管和光电二极管等。

2. 医学：石墨烯可以用于制造医用传感器和医疗设备。

例如，石墨烯传感器可以检测人体内某些化学物质的浓度，对于监测病情和治疗非常有用。

3. 能源：石墨烯还可以用于制造太阳能电池和储能器。

例如，石墨烯太阳能电池可以将太阳能转换为电能，而石墨烯储能器可以在短时间内存储大量电能。

4. 环境保护：石墨烯可以用于净化和过滤水和空气。

例如，石墨烯纳米过滤膜可以去除水中的杂质和污染物，而石墨烯纳米过滤器可以去除空气中的有害物质和颗粒物。

总之，石墨烯具有许多独特的特点和广泛的应用，在未来的科技领域中具有重要的发展前景。

石墨烯1 石墨烯的概述石墨烯（Graphene，GE）是世界上最薄，最坚硬的纳米材料，也是其他石墨材料的基本单元，以碳六元环为基本结构组成周期蜂窝状的二维点阵结构，若翘曲便可成为零维的富勒烯，若将石墨烯卷成一维结构便成为碳纳米管(Carbon nano-tube,CB)，若是多层堆积便成为了三维的石墨(Graphite)。

石墨烯的基本结构单元为有机材料中最稳定的苯六元环, 是目前最理想的二维纳米材料。

平面六边形点阵结构是石墨烯最理想的结构，可以认为是单层石墨分子被从三维石墨结构中剥离出来形成的二维分子结构，所有碳原子均为sp2杂化，并且每个碳原子上均多出一个p轨道上的电子形成大π键，这个π电子可以自由移动，因此石墨烯具有良好的导电性。

因此二维石墨烯结构可以看是形成所有sp2杂化碳质材料的基本单元。

由于特殊的结构石墨稀因此拥有了很多的优异的性能，首先在电学方面，由于大π键的存在，石墨稀具有优异的导电性能，如超高的载流子迁移率，室温量子霍尔效应，弹道输运等等；而在光学方面，石墨烯具有超高的透光率，其透光率能达到97.7%的惊人数据。

力学性能方面，石墨稀是已知的具有最高强度和硬度的晶体结构，热学方面，石墨烯具有优异的导热性能，其导热是铜的很多倍。

由于这些优异的性能使得石墨稀不但成为科学界一颗明星，而且使得其拥有了极其广阔的应用前景。

石墨烯为六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，是由一种碳原子以sp2杂化轨道组成的，我们可以将它看成是其他石墨类材料组成的基本单元，所以石墨烯片在适当的条件下可以进行包裹和卷曲，分别可以形成零维和一维结构，层层堆叠起可以形成的是三维的石墨，零维和一维分别形成球状的富勒烯、管状的碳纳米管(见图1.1)；它们和仅为单一碳原子厚度的二维碳材料作为为重要成员组成了碳纳米材料家族，它们之间通过包裹、卷曲和堆积相互进行转化。

2004年，K.S.Novoselov 等以天然鳞片石墨为原料，制得二维六角形平面原子石墨烯的方法为机械力剥离法。

石墨烯新材料石墨烯是一种由碳原子构成的二维晶格结构材料，具有出色的导电性、热导性和机械性能，被誉为21世纪最具潜力的新材料之一。

自2004年被发现以来，石墨烯已经引起了全球范围内的广泛关注和研究。

其独特的物理和化学性质使其在电子学、光学、能源、生物医学等领域具有广泛的应用前景。

首先，石墨烯在电子学领域具有巨大的潜力。

由于其单层结构，石墨烯具有优异的电子传输性能，电子在其中的移动速度可达到光速的1/300。

这使得石墨烯可以被应用于高速电子器件，比如场效应晶体管、逻辑门等。

此外，石墨烯还可以作为柔性电子材料，用于制备柔性显示屏、智能穿戴设备等产品。

其次，石墨烯在能源领域也有着重要的应用价值。

石墨烯具有极高的比表面积和良好的电化学性能，可以作为电容器、锂离子电池等储能材料的理想选择。

同时，石墨烯还可以用于制备高效的光催化剂、光伏材料，有望在太阳能转换和储能方面发挥重要作用。

此外，石墨烯还在材料科学领域具有广泛的应用前景。

其超高的机械强度和柔韧性使得石墨烯可以用于制备高强度、轻质的复合材料，被应用于航空航天、汽车制造等领域。

同时，石墨烯还具有良好的热导性能，可以用于制备高性能散热材料，解决电子器件散热难题。

总的来说，石墨烯作为一种新型材料，具有广泛的应用前景和巨大的经济效益。

然而，目前石墨烯的大规模生产和应用还面临着诸多挑战，比如制备工艺、成本控制、环境友好性等问题。

因此，需要加大对石墨烯材料的基础研究和工程化应用研究，推动其产业化进程，实现石墨烯在各个领域的广泛应用。

相信随着技术的不断进步和创新，石墨烯一定会成为21世纪最具影响力的新材料之一。

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。

石墨烯是什么材料
石墨烯是一种以sp2杂化连接的碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料。

石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。

扩展资料
石墨烯的优点：
石墨烯具有良好的强度、柔韧度、导电导热等特性。

它是目前为止导热系数最高的材料，具有非常好的热传导性能，所以它被大量运用在全新的采暖行业。

石墨烯的用途：
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。

石墨烯石墨烯声明：百科词条人人可编辑，词条创建和修改均免费，绝不存在官方及代理商付费代编，请勿上当受骗。

详情>> 石墨烯（二维碳材料）编辑本词条由“科普中国”百科科学词条编写与应用工作项目审核。

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。

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，用微机械剥离法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。

石墨烯常见的粉体生产的方法为机械剥离法、氧化还原法、SiC外延生长法，薄膜生产方法为化学气相沉积法（CVD）。

[1] 由于其十分良好的强度、柔韧、导电、导热、光学特性，在物理学、材料学、电子信息、计算机、航空航天等领域都得到了长足的发展。

作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，石墨烯被称为“黑金”，是“新材料之王”，科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。

极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。

中文名石墨烯外文名Graphene 发现时间2004年主要制备方法机械剥离法、气相沉积法、氧化还原法、SiC外延法主要分类单层、双层、少层、多层（厚层）基本特性强度柔韧性、导热导电、光学性质应用领域物理、材料、电子信息、计算机等目录1 研究历史2 理化性质? 物理性质? 化学性质3 制备方法? 粉体生产方法? 薄膜生产方法4 主要分类? 单层石墨烯? 双层石墨烯? 少层石墨烯? 多层石墨烯5 主要应用? 基础研究? 晶体管? 柔性显示屏? 新能源电池? 航空航天? 感光元件? 复合材料6 发展前景? 中国? 美国? 欧洲? 韩国? 西班牙? 日本研究历史编辑实际上石墨烯本来就存在于自然界，只是难以剥离出单层结构。

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。

石墨烯新材料的主要应用
石墨烯是一种由碳原子构成的单层薄片材料，具有极高的导电性、导热性、机械强度和化学稳定性，是目前发现的最强硬、最柔韧、最导电的材料之一。

石墨烯的应用非常广泛，主要包括以下几个方面： 1. 电子领域：石墨烯是一种半导体材料，可以制造高效的太阳
能电池、显示器、智能手机等电子设备。

此外，石墨烯还可以用于制造高性能的晶体管和传感器等电子器件。

2. 能源领域：石墨烯是一种非常好的电导体和热导体，可以用
于制造高效的电池和储能材料。

另外，石墨烯还可以用于制造燃料电池、太阳能电池等新型能源设备。

3. 材料领域：石墨烯可以用于制造高强度、高韧性、高耐磨性
的材料，如高强度纤维、高强度陶瓷、高强度合金等。

同时，石墨烯还可以用于水泥、玻璃等建筑材料中。

4. 医疗领域：石墨烯可以用于制造高效的药物传递系统、敏感
生物传感器等生物医学材料。

石墨烯还可以用于制造人工骨骼、人工心脏等医疗器械。

综上所述，石墨烯是一种非常有前途的新材料，具有广泛的应用前景。

未来，随着科技的进步和石墨烯材料的不断改进，其应用领域将会更加广泛。

- 1 -。

“材料之王”石墨烯
一、什么是石墨烯？
它是一种以六角形蜂巢结构周期性紧密堆积的碳原子构成的二维碳材料，是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料。

二、何时发现？
2004年，安德烈·海姆和另外一名科学家用微机械剥离法成功从石墨中分离出石墨烯，并发现其一些特性，二人因此获得2010年诺贝尔物理学奖。

三、有何用途？
以石墨烯粉末(体)为原料的产品，如功能涂料、复合材料、电极材料和结构增强型材料等，部分已初步实现产业化。

比如，护腰、护膝等使用石墨烯材料的康复产品，以及初步使用石墨烯材料的动力电池、超级电容器等。

以石墨烯动力电池为例，因为使用了石墨烯复合电极材料与石墨烯导电添加剂，能显著提升动力锂电池的能量密度、功率密度与寿命，在一定程度上解决了电动汽车续航里程短的瓶颈问题。

石墨烯在新能源、电子信息、功能材料、节能环保、航空航天等领域有着巨大的应用潜力。

有望成为引领新一代工业技术革命和主导未来高技术竞争的战略性前沿新材料。

四、研发主力？
目前，全球石墨烯研发、生产综合实力最强的是美国、日本和中国。

一些跨国公司成为研发石墨烯的主力，IBM、英特尔、陶氏化学、三星等国际知名跨国企业纷纷
将石墨烯及其应用技术作为长期战略发展方向。

五、存在问题？
我国的石墨烯技术和产业发展目前依然存在许多问题。

比如有企业以石墨烯为噱头大肆炒作概念，诸如出现“用了石墨烯材料，可以让动力电池续航里程达到1000公里”这样的广告词。

从目前的技术来看，还实现不了。

同时面临商业炒作多技术突破少、产业低端化倾向明显、成本高推广难等诸多难题。

石墨烯石墨烯石墨烯是一种从石墨材料中剥离出的单层碳原子面材料，是碳的二维结构，是一种“超级材料”，硬度超过钻石，同时又像橡胶一样可以伸展。

它的导电和导热性能超过任何铜线，重量几乎为零。

这种石墨晶体薄膜的厚度只有0.335纳米，把20万片薄膜叠加到一起，也只有一根头发丝那么厚。

1 简介2 发现历史3 结构4 特性5 制备方法石墨烯石墨烯（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。

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。

石墨烯是世上最薄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15 000 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。

石墨烯立基于石墨，厚度极小，300万片石墨烯堆叠在一起的厚度也不过1毫米20世纪初，X射线晶体学创立以来，科学家就已经开始接触石墨烯了。

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图像。

最初，科学家试着使用化学剥离法（chemical exfoliation method）来制造石墨烯。