超硬新材料石墨烯简介.pptVIP

最薄最硬的新材料石墨烯 曾天 2010年10月 2010年诺贝尔物理学奖 安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫 石墨烯 铅笔写字 石墨结构层间作用力弱，易分层 结构和性能 石墨烯（单层石墨） 厚度只有0.335纳米，头发丝的20万分之一厚 比金刚石还硬，是最硬的钢材的100倍 结构和性能 稳定的结构 无碳原子缺失，原子间作用力强 原子间的连接非常柔韧 当施加外部机械力时，碳原子面就弯曲变形，从而使碳原子不必重新排列来适应外力，也就保持了结构稳定。 良好的导电性——通畅高速干扰小 稳定的晶格结构使碳原子具有优秀的导电性。石墨烯中的电子在轨道中移动时，不会因晶格缺陷或引入外来原子而发生散射。 在室温下传递电子的速度比已知导体都快。 由于原子间作用力十分强，在常温下，即使周围碳原子发生挤撞，石墨烯中电子受到的干扰也非常小。 石墨烯：轻薄刚强导电性好 应用领域 可做“太空电梯”缆线 代替硅生产超级计算机 超薄防弹衣 航空材料 高性能储能元件 超级电容器 高灵敏度传感器 单分子气体侦测 制备方法 微机械分离法 撕胶带法 轻微摩擦法 用另外一种材料膨化或者引入缺陷的热解石墨进行摩擦，体相石墨的表面会产生絮片状的晶体，在这些絮片状的晶体中含有单层的石墨烯。 不足 尺寸不易控制，无法可靠地制造长度足供应用的石墨薄片样本 加热碳化硅法 加热碳化硅以除去硅，然后生成石墨烯薄层 将经氧气或氢气刻蚀处理得到的样品在高真空下通过电子轰击加热，除去氧化物。然后，将样品加热使之温度升高至1250~1450℃后恒温1min~20min，从而形成极薄的石墨层 已经能可控地制备出单层或多层石墨烯，其厚度由加热温度决定。 制备大面积具有单一厚度的石墨烯比较困难。 取向附生法 是利用生长基质原子结构“种”出石墨烯 让碳原子在 1 1 5 0 ℃下渗入钌 冷却到850℃后, 碳原子就会浮到钌表面 形成镜片形状的单层的碳原子“ 孤岛” 布满基质表面，并最终长成完整的一层石墨烯。 第一层覆盖 8 0 ％后，第二层开始生长。 底层的石墨烯会与钌产生强烈的交互作用，而第二层后就几乎与钌完全分离，只剩下弱电耦合，得到的单层石墨烯薄片表现令人满意。 采用这种方法生产的石墨烯薄片往往厚度不均匀，且石墨烯和基质之间的黏合会影响碳层的特性。另外使用的基质是稀有金属钌。 恳请指导，谢谢！