二维材料石墨烯的性质与应用作者：乔明 王莹来源：《中国科技博览》2016年第14期四辊冷轧机
[摘 要]文章介绍了石墨烯兴起的过程，并结合石墨烯的结构特征分析了其独特的电学、光学、热学和机械学等优良性质。作为产业化应用的前提，文章阐述了石墨烯的制备方法以及它们各自的优势与劣势，探究了石墨烯材料未来的应用前景。 [关键词]石墨烯；二维材料；性质；应用
中图分类号：TG333.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）14-0308-01
石墨烯的兴起
水稻脱粒机 石墨烯研究历史可以追溯到1947年，多年来未受到广泛关注。直到万利达电视电脑一体机2004年，英国的Andre Geim和Konstantin Novoselov从石墨中首次剥离出单层石墨——石墨烯，并发现这种已知的最薄、最坚硬的纳米材料具有异常独特性质。自此以后，大家深信石墨烯在不久的将来会有巨大的应用潜力和市场前景，甚至有人认为石墨烯产业化很快就要到来[1]。
1.石墨烯的结构与性质
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石墨烯一层被剥离的石墨分子，结构是碳原子紧密堆积成二维蜂窝状的晶格结构，每个碳原子均为sp2杂化，并贡献剩余一个p轨道上的电子形成大π键。由于每个碳原子有一个剩余的p轨道电子可以自由移动，所以石墨烯具有良好的导电性，其电阻率只有约1 Ω·m，为世上电阻率最小的材料。电子在石墨烯的二维结构中传输时，表现为无质量的费米子，所以石墨烯展现出许多同二维Dirac费米子特征相符的传输特性，包括量子霍尔效应，载流子浓度趋向为零时仍然存在的最小电导率4e2/h，和带有节能大棚π相移的Shbnikov-de Haas振荡。 智能卡制作 石墨烯也展现出独特的光学性质。单层石墨烯只有一个原子的厚度，约为0.34nm，它几乎是完全透明的，只吸收2.3%的入射光。石墨烯的线性能带结构和无带隙特性允许光吸收的带间跃迁在很宽的波长范围内发生，表现为比较平坦的光吸收系数。科学家们还发现石墨烯具有极强的非线性效应，其三阶电极化率高达10-7esu，因此其具有低阈值的宽带可饱和吸收效应。此外，石墨烯的导热系数高达5300W/m·K，远高于碳纳米管和金刚石。石墨烯的机械强度和受损阈值也非常大，是目前已知的最坚硬的纳米材料。
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