石墨烯材料之王的特性有哪些?

新材料问答百科 2020-02-15 10 0

石墨烯是真正的材料之王,石墨烯材料之王具有性能优异、应用广泛,有广阔的市场空间和持续的增长潜力,远期随着制备成本的下降以及产品应用的开发,石墨烯材料的渗透率和使用量有望迎来飞速提升。虽然目前石墨烯业务在相关上市公司盈利中贡献还不大,但积极涉足石墨烯产品的公司值得持续跟踪关注。

一、石墨烯材料之王的由来。

1、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二维碳纳米材料,单层的石墨烯是由一层密集的碳六元环构成,它的厚度为0.335nm左右,是目前为止最薄的二维纳米碳材料。实际上石墨烯材料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。

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。

石墨烯等碳材料微观结构示意图

2、石墨烯材料之王拥有其他材料所不具备的特殊性能,如优异的电学性能、出色的机械性能、极高的导热性、超大比表面积、优异的阻隔性能等,使其在众多领域具有传统材料所无法企及的应用价值,因此被称为“新材料之王”。

石墨烯新材料可运用的领域十分广阔,主要集中在能源、环境、电子、化工等行业,尤其是在电子行业的锂电池材料、超级电容器、OLED、柔性屏、传感器、芯片等领域,以及化工行业的涂料、吸附、淡化等领域。

石墨烯是已知的世上最薄、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15000 cm2/V?s,又比纳米碳管或硅晶体高,而电阻率只约10-6 Ω?cm,比铜或银更低,为世上电阻率最小的材料。因其电阻率极低,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。

 二、石墨烯材料之王的特性有哪些?

1、石墨烯材料之王的力学性质——比钻石还要硬。

从铅笔石墨中提取的石墨烯,竟然比钻石还坚硬,强度比世界上最好的钢铁还要高上百倍,这项科学发现刊登于近期的《科学》杂志,作者是两位哥伦比亚大学的研究生,来自中国的韦小丁和韩裔李琩钴。

数据转换分析:在石墨烯样品微粒开始碎裂前,它们每100纳米距离上可承受的最大压力居然达到了大约2.9微牛。

据科学家们测算,这一结果相当于要施加55牛顿的压力才能使1米长的石墨烯断裂。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扯断。换句话说,如果用石墨烯制成包装袋,那么它将能承受大约两吨重的物品。

打个比方说单层石墨烯的强度,就像把大象的重量加到一支铅笔上,才能够用这支铅笔刺穿仅像保鲜膜一样厚度的单层石墨烯。

石墨烯材料之王的应用领域特性

2、石墨烯材料出色的电学性质——电子运输。

碳原子有四个价电子,这样每个碳原子都贡献一个未成键的π电子,这些π电子与平面成垂直的方向可形成轨道,π电子可在晶体中自由移动,赋予石墨烯良好的导电性,载流子迁移约等于光速。

此外,石墨烯是具有零带隙的能带结构。电阻率10-8Ω·m,比铜/银电阻率还要低。石墨烯新材料作为一种新材质,受到了极大的关注。实际上,石墨烯是碳的一个种类,具有超高强度、轻薄和可延展的特性,将能够改变数码产品的外观、手感甚至使用形态。以上由新能源材料网整理汇总,希望对各位材料的网友有所帮助,查看网站地图可以了解更多相关的石墨烯材料之王的特性有哪些。

如果您还对本文的石墨烯材料之王的特性有哪些?不明白,请您用手机微信扫一扫加网站管理员微信。

扫一扫加李工微信

[石墨烯材料之王的特性有哪些?]请您评论

no cache
Processed in 0.420354 Second.
no cache
Processed in 0.420354 Second.