被稱為革命性新材料石墨烯是否是偽命題

相信很多人對(duì)石墨烯的概念耳熟能詳了，不過(guò)也有不少人不知道石墨烯是什么。石墨烯這幾年一直是個(gè)熱門話題，現(xiàn)在為您詳細(xì)講解下石墨烯。石墨烯是一種由碳原子構(gòu)成的單原子層片狀結(jié)構(gòu)的新材料，有極好的透光性和導(dǎo)熱性，石墨烯材料是已知的最薄、最堅(jiān)硬、電阻率最小的材料。

石墨烯它一直被認(rèn)為是假設(shè)性的結(jié)構(gòu)，無(wú)法單獨(dú)穩(wěn)定存在。2004年，英國(guó)曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，成功地在實(shí)驗(yàn)中從石墨中分離出石墨烯，而證實(shí)它可以單獨(dú)存在，兩人也因“在二維石墨烯材料的開(kāi)創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)”為由，共同獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

從專業(yè)角度來(lái)說(shuō)，石墨烯是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳納米材料。石墨烯是一種二維晶體，由碳原子按照六邊形進(jìn)行排布，相互連接，形成一個(gè)碳分子，其結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定。單層石墨烯只有一個(gè)碳原子的厚度，即0.335納米，相當(dāng)于一根頭發(fā)的20萬(wàn)分之一的厚度，1毫米厚的石墨中將將近有150萬(wàn)層左右的石墨烯。

石墨烯的應(yīng)用廣泛，石墨烯是已知的最薄的一種材料，具有超強(qiáng)的導(dǎo)電性和強(qiáng)度、優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)特性等優(yōu)點(diǎn)。石墨烯在材料學(xué)、微納加工、能源、生物醫(yī)學(xué)和藥物傳遞等方面具有重要的應(yīng)用前景。由于石墨烯實(shí)質(zhì)上是一種透明、良好的導(dǎo)體，也適合用來(lái)制造透明觸控屏幕、光板。也可以制作現(xiàn)在比較熱門的話題-石墨烯電池。

石墨烯具有極高的比表面積、強(qiáng)度高、化學(xué)穩(wěn)定性好、可修飾性強(qiáng)以及導(dǎo)電性好等優(yōu)點(diǎn)，石墨烯不僅可很好的吸附水中的有機(jī)溶劑、重金屬等污染物，還可作為催化劑載體，催化水中污染物的降解，因而作為污水處理材料被人們廣泛研究。石墨烯水處理薄膜廣泛應(yīng)用于水處理行業(yè)。

石墨烯的生產(chǎn)難度比較高，石墨烯的制備工藝比較難，導(dǎo)致石墨烯的價(jià)格比較昂貴。石墨烯常見(jiàn)的粉體生產(chǎn)的方法為機(jī)械剝離法、氧化還原法、SiC外延生長(zhǎng)法，薄膜生產(chǎn)方法為化學(xué)氣相沉積法。

石墨烯還有其它衍生產(chǎn)品：

1，氧化石墨烯：氧化石墨烯表面具有大量含氧基團(tuán)，具有很好的溶劑溶解度，和聚合物的親和性。氧化石墨烯是由氧化石墨烯溶膠通過(guò)真空冷凍干燥獲得。氧化石墨烯在冷凍干燥的過(guò)程中不會(huì)因升溫干燥失去表面含氧基團(tuán)以及引起氧化石墨烯層間重疊。

2，納米石墨烯片：納米石墨烯片具有超大的形狀比，具有優(yōu)良的導(dǎo)電，潤(rùn)滑，耐腐，耐高溫等特性。納米石墨烯片厚度在4～20nm,微片大小在5～10μm,小于20層。納米石墨烯片在導(dǎo)熱方面顯示了它優(yōu)異的特性，應(yīng)用在導(dǎo)熱膠，導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料，散熱材料中。

雖然石墨烯的前景廣闊，但目前石墨烯的生產(chǎn)工藝還不夠成熟，石墨烯的產(chǎn)品價(jià)格居高不下。還需要走很長(zhǎng)的路，克服種種困難，才能讓石墨烯真正走入到我們的生活中。