以下是关于它的介绍:
特性
- 力学性能:是目前已知强度最高的材料之一,硬度大且弹性良好,杨氏模量高达1100GPa,断裂强度为42N/m。
- 电学性能:载流子迁移效率为15000cm²/(V·s),电阻率小,导电性能优越。理想单层石墨烯是零隙带半导体,在特定条件下会发生超导现象,其准粒子是无质量的狄拉克费米子,具有半整数的量子霍尔效应。
- 光学性能:常温常压下接近透明,在红外区间具有突出的非线性光学特性,非线性折射率为10⁻⁷cm²/W。
- 化学性质:呈蜂窝网状结构,基本结构单元是苯环,常温下稳定性良好,反应活性多集中在边界基团和平面缺陷。
制备方法
- 物理制备法:包括固相机械剥离法和液相溶剂剥离法。前者是利用机械力重复切石墨得到石墨烯薄层;后者是将石墨片或石墨衍生物分散于溶剂中,再用超声、加热等方法得到石墨烯。
- 化学制备法:有氧化还原法和化学气相沉积法。氧化还原法是先将天然石墨氧化,再外力剥离得到单层氧化石墨烯,最后还原得到石墨烯;化学气相沉积法是利用高温可分解的含碳化合物作为碳源,通过高温退火使石墨烯在基体表面生长,最后从基体表面移除获得石墨烯薄片。
应用领域
- 电子领域:可用于制造超高频率芯片、集成电路、柔性电子产品等。
- 能源领域:有望用于制造超高比能动力电池、超级电容器,还可作为锂离子电池的阳极材料,提升电池的充电或放电速度。
- 光学领域:可作为显示器以及光学传感器的理想材料。
- 其他领域:可用于制造石墨烯涂层防雾膜、石墨烯防腐涂料、石墨烯改性纤维等,还可与铜箔、铜线等复合制成“超级铜”。
英国科学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖罗夫在2004年首次成功剥离石墨得到单层石墨烯,并因此获得2010年诺贝尔物理学奖。