石墨烯是什么?石墨烯的性质、优势与应用前景

2025年05月26日 阅读量:133

化学词典介绍石墨烯的性质、优点和应用前景。2004年, 英国曼彻斯特大学Geim 研究小组首次制备了稳定的石墨烯,推翻了经典的“热力学不允许二维晶体在有限温度下自由存在”的理论,震惊了整个物理行业,引发了石墨烯的研究热潮。

石墨烯的性质

理想的石墨烯结构可视为剥离的单原子层石墨。其基本结构是由SP2杂化碳原子形成的六元环苯单元无限膨胀的二维晶体材料,是世界上最薄的材料——单原子厚度。这种特殊的结构包含了丰富而新颖的物理现象,使石墨烯表现出许多优良的性能。

石墨烯不仅具有优异的电气性能(室温下的电子迁移率可达2×105cm2/(V·s)),导热性能突出(5万 W/(m·K)),超常比表面积(2630 m2/g),其杨氏模量(11000 GPa)断裂强度(125 GPa)也可与碳纳米管媲美,而且还具有一些独特的性能,一系列性质,如完美的量子隧道效应、半整数量子霍尔效应、永不消失的电导率等。

与碳纳米管相比,石墨烯的优点

与碳纳米管相比,石墨烯的主要性能相当甚至更好,避免了碳纳米管研究和应用中不可逾越的手控、金属和半导体分离、催化剂杂质等问题,制备石墨烯的原材料价格比碳纳米管便宜。

石墨烯的应用前景

正是由于石墨烯材料具有如此多的奇怪性质,它在物理、化学、材料等不同领域引起了科学家的极大研究兴趣,也使石墨烯在电子、信息、能源、材料和生物医学领域具有重要的应用前景。 (编辑:YD)

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