石墨烯的性能特性


发布时间:

2021-09-15

近年来,石墨烯的“红极一时”在很多材料通过石墨烯改造后性能有了一定的提高,为什么石墨烯会有这么大的“威力”?今天带领大家揭开石墨烯的面纱,那么下面一起了解下石墨烯的性能特性!

  近年来,石墨烯的“红极一时”在很多材料通过石墨烯改造后性能有了一定的提高,为什么石墨烯会有这么大的“威力”?今天带领大家揭开石墨烯的面纱,那么下面一起了解下石墨烯的性能特性!

  石墨烯是二维碳材料的总称。根据六角形蜂窝结构的层数,石墨烯分为单石墨烯、双石墨烯、单层石墨烯(3~10层)、多层或厚石墨烯(厚度在10层以上,10 nm以下)。单层石墨烯的厚度为0.35 nm,是目前已知的较薄的材料。石墨烯的这种结构应该从石墨结构开始。石墨是由范德华力结合的分子晶体,具有三维层状结构。由于同一平面层的碳-碳键强,断裂非常困难,石墨的熔点高,化学性质稳定,在力学、电学、光学、热学等方面具有突出的特性。

  动力学特性

  石墨烯中碳原子之间的连接处于非常灵活的状态,施加外部机械力时碳原子面会弯曲,碳原子不需要重新排列以适应外力,因此结构稳定。石墨烯是人类已知的强度较高的材料,比世界上强度较高的钢铁高出100倍以上。

  电气特性

  石墨烯具有极高的电子迁移率,它的导电性比目前任何高温超导材料都要高得多。曼彻斯特大学的研究小组在室温下测量了单个石墨烯分子的电子迁移率,结果表明,即使在含有杂质的石墨烯上,电荷的迁移率也能达到10,000平方米/(V.S)。2008年,海姆研究小组证明电子在石墨烯上的迁移率可以达到前所未有的200,000平方米/(V.S)。

  石墨烯也是热稳定物质。研究结果表明,石墨烯的热导率达到5300 W/(m.K),是铜的13倍,单石墨烯的热导率与碎片宽带、缺陷密度和边缘粗糙度密切相关。石墨烯片层具有沿平面方向传导热量的各个导柱的特点。室温以上时,石墨烯的热导率随着温度的升高而逐渐减少。

  化学特性

  石墨烯的电学性能受到广泛关注,但它的化学特性一直无人问津。目前已知的化学特性:石墨烯可以吸附和解吸二氧化氮、氨、钾等多种原子和分子,例如,将二氧化氮、氨、钾等吸附物用作给药体或受体时,油类分子浓度经常发生变化。氢离子、氢氧根离子等吸附物会产生导电性不好的衍生物,但这些都不是新的化合物。从表面化学的角度来看,石墨烯的性质与石墨相似,因此可以根据石墨推测石墨烯的化学性质。石墨烯的化学性质研究将在未来几年成为研究热点。

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