石墨烯***發現是用膠帶一層層粘下來的。石墨烯的發現可以追溯到2004年,由英國曼徹斯特大學的安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫以及荷蘭的斯圖爾特·帕克共同發現。教授的發現源于對石墨材料進行的實驗。教授們采用了一種特殊的方法,使用膠帶將石墨片層層撕離,**終得到了非常薄的一層石墨片。通過對這層石墨片的觀察和研究,教授們發現這個材料具有非常特殊的性質。石墨烯是一種只有一個原子層厚度的二維碳材料,由碳原子以六角晶格結構排列組成。它具有一些非常獨特的性質,比如極高的電導率、優異的熱導率、強度高、柔韌性好等。這些特性使得石墨烯成為研究領域中的熱門材料,并在納米科技、電子學、能源存儲等眾多領域展現出巨大的潛力。蓋姆、諾沃肖洛夫和帕克因為對石墨烯的發現和研究做出的貢獻,于2010年被授予了諾貝爾物理學獎。教授們的工作奠定了石墨烯研究的基礎,并為未來的石墨烯應用開發打下了堅實的基礎。石墨烯可提高涂層的附著力,降低漆膜厚度,使漆膜更加耐磨,使用壽命長。江蘇石墨烯地源熱泵管材
氧化-還原法制備成本低廉且容易實現,成為制備石墨烯的比較好方法,而且可以制備穩定的石墨烯懸浮液,解決了石墨烯不易分散的問題。氧化-還原法是指將天然石墨與強酸和強氧化性物質反應生成氧化石墨(GO),經過超聲分散制備成氧化石墨烯(單層氧化石墨),加入還原劑去除氧化石墨表面的含氧基團,如羧基、環氧基和羥基,得到石墨烯。氧化-還原法被提出后,以其簡單易行的工藝成為實驗室制備石墨烯的**簡便的方法,得到廣大石墨烯研究者的青睞。Ruoff等發現通過加入化學物質例如二甲肼、對苯二酚、硼氫化鈉(NaBH4)和液肼等除去氧化石墨烯的含氧基團,就能得到石墨烯。氧化-還原法可以制備穩定的石墨烯懸浮液,解決了石墨烯難以分散在溶劑中的問題。氧化-還原法的缺點是宏量制備容易帶來廢液污染和制備的石墨烯存在一定的缺陷,例如,五元環、七元環等拓撲缺陷或存在-OH基團的結構缺陷,這些將導致石墨烯部分電學性能的損失,使石墨烯的應用受到限制。山西石墨烯礦用瓦斯抽放管材與鉛酸電池相比,石墨烯電池的充放電次數是鉛酸電池的兩倍或三倍。
這種石墨烯體材質完整地復制了泡沫金屬的構造,石墨烯以無縫連接的方法組成一個全連接的總體,兼具出色的電荷傳導能力、850平方米/克的比表面積、%的孔隙率以及5毫克/立方厘米的極低密度。負責該項目的**告知新聞記者,這種方式可控性好,容易放大,通過變動工藝條件可以調控石墨烯的平均層數、石墨烯網絡的比表面積、密度和導電性,并且使用基體卷曲的方式他們可制備出170毫米×220毫米及更大面積的石墨烯泡沫材質。基于石墨烯泡沫與眾不同的三維網絡構造,中科院金屬所還使用原位聚合的方式制備出石墨烯泡沫/硅橡膠復合材料,在石墨烯添加量*為%的條件下,復合材料的電導率可達10西門子/厘米,比基于化學氧化剝離法制備的相同添加量的石墨烯復合材料的電導率提高了6個數量級,也大于碳納米管復合材料的電導率。而且這種復合材料有著很好的柔韌性和穩定性,在彎折和拉伸等條件下*有很小的電阻變化,在應力獲釋后可很快回復其原有形貌和電阻值,是一種完美的彈性導體材質,這一性能使其在柔性顯示器、可穿戴式移動通訊裝置和人造肌膚等柔性電子方面兼具空曠的應用前途。在采訪終結時**強調,以多孔金屬作為生長基體是石墨烯化學氣相沉積法發育的一條新思路。
石墨烯的研究熱潮也吸引了國內外材料植被研究的興趣,石墨烯材料的制備方法已報道的有:機械剝離法、化學氧化法、晶體外延生長法、化學氣相沉積法、有機合成法和碳納米管剝離法等。1、微機械剝離法2004年,Geim等***用微機械剝離法,成功地從高定向熱裂解石墨(highlyorientedpyrolyticgraphite)上剝離并觀測到單層石墨烯。Geim研究組利用這一方法成功制備了準二維石墨烯并觀測到其形貌,揭示了石墨烯二維晶體結構存在的原因。微機械剝離法可以制備出高質量石墨烯,但存在產率低和成本高的不足,不滿足工業化和規模化生產要求,目前只能作為實驗室小規模制備。2、化學氣相沉積法化學氣相沉積法(ChemicalVaporDeposition,CVD)***在規模化制備石墨烯的問題方面有了新的突破。CVD法是指反應物質在氣態條件下發生化學反應,生成固態物質沉積在加熱的固態基體表面,進而制得固體材料的工藝技術。麻省理工學院的Kong等、韓國成均館大學的Hong等和普渡大學的Chen等在利用CVD法制備石墨烯。他們使用的是一種以鎳為基片的管狀簡易沉積爐,通入含碳氣體,如:碳氫化合物,它在高溫下分解成碳原子沉積在鎳的表面,形成石墨烯,通過輕微的化學刻蝕,使石墨烯薄膜和鎳片分離得到石墨烯薄膜。蓋姆、諾沃肖洛夫和帕克因為對石墨烯的發現和研究做出的貢獻,于2010年被授予了諾貝爾物理學獎。
和普通鉛酸電池來比,石墨烯電池由于鉛版密度更大,所以能跑得更遠,用得更久。但是石墨烯電池價格,是普通鉛酸電池的兩倍。石墨烯電池,鉛酸電池和鋰電池,因為制作工藝不同。電池本身的重量和使用壽命,都是有差別的,而且還是比較大的。當然越好的電池就越貴,像鋰電池就要比石墨烯和鉛酸電池價格高出幾倍。石墨烯電池是**近兩年才興起的一種新電池。石墨烯它卻不是真正的石墨烯電池,也有**部門為此辟謠過。現在消費者基本認清了,所謂的石墨烯電池。就是把電池內部的鉛板加厚,讓電池重量和壽命比鉛酸高。大家也可以理解成石墨烯電池就是加量的鉛酸電池,石墨電池的價格和壽命,是介于鋰電池和鉛酸電池之間的。到底該不該選石墨烯電池,還得看與普通鉛酸電池的對比。從壽命上看,石墨烯電池完整的充放電次數在600次左右,鉛酸電池壽命在400次左右。綜合壽命和價格,石墨烯電池和鉛酸電池,如果同時充放電次數2400次,價格上鉛酸電池要比石墨烯電池換電成本低。不過鉛酸電池要換電6次,而石墨烯電池只需要換電4次,石墨烯電池更省心。主要用于鋰離子電池、涂料、油墨、塑料、橡膠等領域。海南石墨烯項目
石墨烯防腐漿料 與粉料相比,漿料中的石墨烯更易于分散在基體材料中。江蘇石墨烯地源熱泵管材
石墨烯內部碳原子的排列方式與石墨單原子層一樣以sp雜化軌道成鍵,并有如下的特點:碳原子有4個價電子,其中3個電子生成sp鍵,即每個碳原子都貢獻一個位于pz軌道上的未成鍵電子,近鄰原子的pz軌道與平面成垂直方向可形成π鍵,新形成的π鍵呈半填滿狀態。研究證實,石墨烯中碳原子的配位數為3,每兩個相鄰碳原子間的鍵長為1.42×10米,鍵與鍵之間的夾角為120°。除了σ鍵與其他碳原子鏈接成六角環的蜂窩式層狀結構外,每個碳原子的垂直于層平面的pz軌道可以形成貫穿全層的多原子的大π鍵(與苯環類似),因而具有優良的導電和光學性能。石墨烯具有非常良好的光學特性,在較寬波長范圍內吸收率約為2.3%,看上去幾乎是透明的。在幾層石墨烯厚度范圍內,厚度每增加一層,吸收率增加2.3%。大面積的石墨烯薄膜同樣具有優異的光學特性,且其光學特性隨石墨烯厚度的改變而發生變化。這是單層石墨烯所具有的不尋常低能電子結構。室溫下對雙柵極雙層石墨烯場效應晶體管施加電壓,石墨烯的帶隙可在0~0.25eV間調整。施加磁場,石墨烯納米帶的光學響應可調諧至太赫茲范圍。江蘇石墨烯地源熱泵管材