石墨烯简介ppt

正是看到了石墨烯的应用前景，许多国家纷纷建立石墨 烯相关技术研发中心，尝试使用石墨烯商业化，进而在工业、 技术和电子相关领域获得潜在的应用专利。欧盟委员会将石 墨烯作为“未来新兴旗舰技术项目”，设立专项研发计划， 未来10年内拨出10亿欧元经费。英国政府也投资建立国家石 墨烯研究所(NGI)，力图使这种材料在未来几十年里可以从 实验室进入生产线和市场。
石墨烯电池
a （2）用于传感器 b
c
因为石墨烯极强的敏感性，可用于PH传感器，用于需要 高速工作的通信设备，如太赫兹波成像探测隐藏的武器， 在光电传感器检测光纤中携带的信息。
光电传感器 光敏二极管
（3）石墨烯复合材料 现在关于石墨烯的论文，70%是关于石墨烯复合材 料的，制备石墨烯复合材料在弹性，断裂强度和 断裂能方面显著提高。关于其他方面的性能有待 研究。
2、石墨烯的发现及制备
一直以来石墨烯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)，成功地在实验里从石墨中分离出石墨烯，而证 实它可以单独存在，两人也因“二维石墨烯材料的开创性实 验”，共同获得2010年诺贝尔物理学奖。
当时，他们发现能用一种非常简单的方法得到越来越薄 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。
石墨烯的制备方法：物理方法和化学方法 物理方法：机械剥离，印章切取转移印制，剖切碳纳米管等。 （1）机械剥离：利用是石墨层间结合强度较小的原理，用胶带 粘附在高度取向的石墨表面，反复粘附撕开，最终获得单层石 墨烯，难以精确控制，难以大规模制备。
前不久，任正非在接受媒体采访时声称，未来10至20年 内会爆发一场技术革命，“我认为这个时代将来最大的颠覆， 是石墨烯时代颠覆硅时代”，“现在芯片有极限宽度，硅的 极限是七纳米，已经临近边界了，石墨是技术革命前沿。”
10月14日上午，中共中央政治局原常委、全国政协原主 席贾庆林到清华大学视察调研，听取了材料学院和化学系4 名教授关于石墨烯规模化制备及应用研究的情况。
机械剥离过程
❖ 化学方法：化学合成，碳化硅表面外延生长法，氧化还原法, 化学气相沉积，取向附生等。
（1）化学合成法：以苯环或其他芳香体系为核，通过偶联反 应，使苯环上六个碳被取代，相邻取代基之间脱氢形成新的 芳香环，多步反应后芳香体系变大，形成石墨烯平面。难以 合成大平面。
（2）碳化硅表面外延生长法：SiC经过氢气刻蚀处理后在高真 空下电子束轰击加热，将表面的氧化物完全去除后，再将样 品加热至1250-1450摄氏度，硅原子被释放，即可得到极薄 的石墨烯层。
康飞宇教授介绍了石墨烯基碳功能材料的研制情况，石 墨烯的宏量制备以及作为添加剂在锂离子电池中的应用、 在储能器件中的应用情况；朱宏伟教授介绍了石墨烯在传 感、环境、光电领域的应用情况。
化学系李景虹教授介绍了石墨烯在医疗诊断、清洁能源及 可持续化发展中的应用情况；副教授李春介绍了化学转化 石墨烯材料的应用基础研究和化学转化石墨烯的制备与组 装研究情况。
（3）氧化还原法：以氧化石墨烯为前驱体，通过还原得到单
层或多层石墨烯。该法是最有希望实现规模化生产百度文库方法。
3、石墨烯的应用
（1）取代硅用于电子产品 石墨烯电阻率极低，电子迁移的速度极快，因此被期待
可用来发展更薄、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。
贾庆林表示，石墨烯的制备和应用研究日益受到重视， 希望清华大学加快石墨烯技术的研究和应用推广，发挥清 华大学多学科优势，继续努力联合攻关解决应用难题，打 造高新技术产业，发挥其巨大的潜力。
❖ 作为石墨烯生产原料的石墨，在我国储能丰富，价 格低廉。另外，批量化生产和大尺寸生产是阻碍石 墨烯大规模商用的最主要因素。而我国最新的研究 成果已成功突破这两大难题，制造成本已从5000元/ 克降至3元/克，解决了这种材料的量产难题。利用 化学气相沉积法成功制造出了国内首片15英寸的单 层石墨烯，并成功地将石墨烯透明电极应用于电阻 触摸屏上，制备出了7英寸石墨烯触摸屏。
❖ 最近美国加州大学洛杉矶分校的研究人员就开发出一种以石 墨烯为基础的微型超级电容器，该电容器不仅外形小巧，而 且充电速度为普通电池的1000倍，可以在数秒内为手机甚至 汽车充电，同时可用于制造体积较小的器件。
石墨烯电容器
微型石墨烯超级电容技术突破可以说是给电池带来了革 命性发展。目前主要制造微型电容器的方法是平板印刷技术， 需要投入大量的人力和成本，阻碍了产品的商业应用。而现 在只需要常见的DVD刻录机，甚至是在家里，利用廉价材料 30分钟就可以在一个光盘上制造100多个微型石墨烯超级电 容。
（4）其他，离子筛、超轻型飞机，超坚韧防弹衣， 长太空电梯
长太空电梯 构想图
4、石墨烯的发展前景
作为导电性、机械性能都很优异的材料，素来有“黑金子” 之称的石墨烯之前在中国市场上的价格近十倍于黄金，超过 2000元/克，目前随着产量的增加价格降低很多。
❖ 由于其独有的特性，石墨烯被称为“神奇材料”，科学家甚 至预言其将“彻底改变21世纪”。曼彻斯特大学副校长 Colin Bailey教授称：“石墨烯有可能彻底改变数量庞大的 各种应用，从智能手机和超高速宽带到药物输送和计算机芯 片。”
石墨烯-改变21世纪的神奇材料 材料工程 xx xx
目录
➢ 1、什么是石墨烯 ➢ 2、石墨烯的发现及制备 ➢ 3、石墨烯的应用 ➢ 4、石墨烯的发展前景
1、什么是石墨烯
❖ 一种由碳原子构成的单层片 状结构的新材料。
❖ 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。
❖ 是已知的世上最薄、最坚硬 的纳米材料。
石墨烯几乎是完全透明的， 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10-8 Ω·m，比铜或 银更低，为世上电阻率最 小的材料。