石墨烯是什么石墨烯有何用途

Question

如题所述

Answer 1

1. 石墨烯是由碳原子组成的仅有一层原子厚度的二维晶体结构，对物理学的基础研究具有重大意义。它能够实现一些理论上只能想象的现象，如电子的量子隧穿。
2. 石墨烯的物理性质极为独特，因其仅由单层原子构成，电子运动仅限于平面内，从而展现出全新的电学特性。它是世界上导电性最强的材料，电子在其中的运动速度达到光速的1/300，远超常规导体。
3. 在塑料中掺入石墨烯可以赋予其导电性和增强其耐热性。仅需百分之一的石墨烯即可让塑料具备导电性，千分之一的石墨烯则能使塑料的耐热性提升30摄氏度。这种材料可用于制造汽车、飞机和卫星等。
4. 石墨烯的批量生产和大规模应用正在逐步取得进展。预计首先实现商业化的领域可能是移动设备、航空航天和新能源电池。石墨烯在消费电子产品中的应用，尤其是可弯曲屏幕，备受期待，被视为未来移动设备显示屏的发展方向。
5. 新能源电池领域也是石墨烯最早商业化的应用之一。例如，麻省理工学院已经成功研制出表面附有石墨烯纳米涂层的柔性光伏电池板，显著降低了制造透明可变形太阳能电池的成本。
6. 石墨烯超级电池的研发解决了新能源汽车电池的容量不足和充电时间长的问题，加速了新能源电池产业的发展。
7. 石墨烯在航天军工领域的应用优势同样显著，其在超轻型飞机材料等方面的潜力巨大。
8. 石墨烯的生产方法分为石墨烯粉体和石墨烯薄膜两大类。粉体常见的生产方法有机械剥离法、氧化还原法和SiC外延生长法。薄膜生产则常用化学气相沉积法。
9. 石墨烯具有完美的二维晶体结构，其晶格由六个碳原子构成的六边形组成，厚度为一个原子层。碳原子之间通过σ键连接，采用sp2杂化方式，这些σ键赋予了石墨烯卓越的力学性质和结构刚性。
10. 石墨烯的硬度远超最好的钢铁，甚至超过钻石。在其结构中，每个碳原子都具有一个未成键的p电子，这些电子可在晶体中自由移动，赋予石墨烯良好的导电性。