新型石墨烯功效

科学家们逐渐发现碳素材料在硬度、光学特性、耐热性、耐辐射特性、耐化学药品特性、电绝缘性、导电性、表面与界面特性等方面比其它材料优异，可以说碳材料几乎包括了地球上所有物质所具有的特性，如**硬-**软，绝缘体-半导体-良导体，绝热-良导热，全吸光-全透光等，因此具有***的用途。碳纳米管是由碳原子形成的石墨烯片层卷成的无缝、中空的管体，一般可分为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管和双壁碳纳米管。根据尺寸大小将碳球分为:(1)富勒烯族系Cn和洋葱碳(具有封闭的石墨层结构，直径在2-20nm之间)，如C60，C70等;(2)未完全石墨化的纳米碳球，直径在50nm一1μm之间;(3)碳微珠，直径在11μm以上。另外，根据碳球的结构形貌可分为空心碳球、实心硬碳球、多孔碳球、核壳结构碳球和胶状碳球等。高导电石墨烯铜复合材料的电导率可以达到108-118 % IACS，高于单晶铜和银的电导率。新型石墨烯功效

石墨烯纳米带（GrapheneNanoribbons,GNRs）具有带隙精确可调的特性，以及在光学、电学、磁学方面表现出的优异性质，使其在晶体管、量子器件等应用中具有广阔前景。其中，石墨烯纳米带异质结（GNRHeterojunctions）通过将不同拓扑结构的GNRs相结合，从而可以实现对其带隙和局部性质的进一步调控。此外，石墨烯纳米带异质结还能够在异质界面上构建独特性质的拓扑电子相，这为其在未来的量子器件应用领域提供了巨大潜力。然而，由于缺乏高效可行的合成策略，精细且可控的合成石墨烯纳米带异质结仍然是石墨烯纳米带研究领域所面临的巨大挑战之一。近日，德累斯顿工业大学、马普微结构物理研究所的冯新亮/马骥团队利用一种新型的链增长聚合策略，通过可控的铃木催化剂转移聚合（SCTP）和随后的肖尔反应，成功合成了一种同时具有N=9扶手椅型（Armchair）边缘和人字形（Chevron）的GNR异质结（9-AGNR/cGNR）。关于石墨烯售价石墨烯的化学性质与石墨类似，石墨烯可以吸附并脱附各种原子和分子。

石墨烯的研究热潮也吸引了国内外材料植被研究的兴趣，石墨烯材料的制备方法已报道的有：机械剥离法、化学氧化法、晶体外延生长法、化学气相沉积法、有机合成法和碳纳米管剥离法等。1、微机械剥离法2004年，Geim等***用微机械剥离法，成功地从高定向热裂解石墨(highlyorientedpyrolyticgraphite)上剥离并观测到单层石墨烯。Geim研究组利用这一方法成功制备了准二维石墨烯并观测到其形貌，揭示了石墨烯二维晶体结构存在的原因。微机械剥离法可以制备出高质量石墨烯，但存在产率低和成本高的不足，不满足工业化和规模化生产要求，目前只能作为实验室小规模制备。2、化学气相沉积法化学气相沉积法(ChemicalVaporDeposition，CVD)***在规模化制备石墨烯的问题方面有了新的突破。CVD法是指反应物质在气态条件下发生化学反应,生成固态物质沉积在加热的固态基体表面，进而制得固体材料的工艺技术。麻省理工学院的Kong等、韩国成均馆大学的Hong等和普渡大学的Chen等在利用CVD法制备石墨烯。他们使用的是一种以镍为基片的管状简易沉积炉，通入含碳气体，如：碳氢化合物，它在高温下分解成碳原子沉积在镍的表面,形成石墨烯，通过轻微的化学刻蚀，使石墨烯薄膜和镍片分离得到石墨烯薄膜。

大规模制备高质量的石墨烯晶体材料是所有应用的基础,发展简单可控的化学制备方法是一种方便、可行的途径,这需要化学家们长期不懈的探索和努力;石墨烯的化学修饰包括：将石墨烯进行化学改性、掺杂、表面官能化以及合成石墨烯的衍生物，发展出石墨烯及其相关材料(grapheneandrelatedmaterials)，来实现更多的功能和应用。石墨烯的表面化学性能:由于石墨烯晶体独特的原子和电子结构，气体分子与石墨烯表面间的相互作用将表现出许多特有的现象，这将为表面化学特别是表面催化研究提供一个独特的模型表面;同时石墨烯具有完美的两维周期平面结构，可以作为一个理想的催化剂载体，金属/石墨烯体系将为表面催化研究提供一个全新的模型催化研究体系。石墨烯抗静电阻燃复合材料高氧指数，以及良好的流动性与力学性能。

目前第六元素全资子公司常州第六元素半导体有限公司已与客户成功开发石墨烯超级铜复合材料（“超级铜”），“超级铜”利用CVD沉积技术制备而成，石墨烯超级铜导电率高于银10%，如成功应用于电机，若按10%替换，则每年节约用电，相当于葛洲坝电站近2个月的发电量，节约电费约20亿元。近日，中国中车高电导率铜基复合材料“超级铜”登上央视《焦点访谈》节目。据中国中车介绍，“超级铜”由中车研究院与上海交通大学张荻团队联合研发，是一种高电导率铜基复合材料。“超级铜”利用石墨烯较好的导电性和力学性能与铜材料片堆叠制成，实现了石墨烯和铜的优势互补。经过实验验证，超级铜的导电性能超过银10%，如果全国10%的电机用上这种“超级铜”材料，那么一年可以节省出180多亿度电。180亿度电相当于节省出一个葛洲坝电站（2022年葛洲坝电站完成发电量）。目前，“超级铜”已完成中试验证，验证了超级铜的量产可行性，并实现了小批量生产，接下来将加快批量化制造进程。常州第六元素建有自动控制规模化生产线，市场占有率居国内外前列。甘肃石墨烯研发

石墨烯含有丰富的官能团，易于分散。新型石墨烯功效

石墨烯内部碳原子的排列方式与石墨单原子层一样以sp杂化轨道成键，并有如下的特点:碳原子有4个价电子，其中3个电子生成sp键，即每个碳原子都贡献一个位于pz轨道上的未成键电子，近邻原子的pz轨道与平面成垂直方向可形成π键，新形成的π键呈半填满状态。研究证实，石墨烯中碳原子的配位数为3，每两个相邻碳原子间的键长为×10米，键与键之间的夹角为120°。除了σ键与其他碳原子链接成六角环的蜂窝式层状结构外，每个碳原子的垂直于层平面的pz轨道可以形成贯穿全层的多原子的大π键(与苯环类似)，因而具有优良的导电和光学性能。石墨烯在室温下的载流子迁移率约为15000cm/(V·s)，这一数值超过了硅材料的10倍，是已知载流子迁移率比较高的物质锑化铟(InSb)的两倍以上。在某些特定条件下如低温下，石墨烯的载流子迁移率甚至可高达250000cm/(V·s)。与很多材料不一样，石墨烯的电子迁移率受温度变化的影响较小，50~500K之间的任何温度下，单层石墨烯的电子迁移率都在15000cm/(V·s)左右。另外，石墨烯中电子载体和空穴载流子的半整数量子霍尔效应可以通过电场作用改变化学势而被观察到，而科学家在室温条件下就观察到了石墨烯的这种量子霍尔效应。新型石墨烯功效