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×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。石墨烯在室溫下的載流子遷移率約為15000cm/(V·s),這一數值超過了硅材料的10倍,是已知載流子遷移率比較高的物質銻化銦(InSb)的兩倍以上。在某些特定條件下如低溫下,石墨烯的載流子遷移率甚至可高達250000cm/(V·s)。與很多材料不一樣,石墨烯的電子遷移率受溫度變化的影響較小,50~500K之間的任何溫度下,單層石墨烯的電子遷移率都在15000cm/(V·s)左右。另外,石墨烯中電子載體和空穴載流子的半整數量子霍爾效應可以通過電場作用改變化學勢而被觀察到,而科學家在室溫條件下就觀察到了石墨烯的這種量子霍爾效應。可應用于電機、變壓器、電力電纜、電氣柜、新能源汽車、風力發電、電觸頭材料等領域。綠色石墨烯措施
溶劑剝離法的原理是將少量的石墨分散于溶劑中,形成低濃度的分散液,利用超聲波的作用破壞石墨層間的范德華力,此時溶劑可以插入石墨層間,進行層層剝離,制備出石墨烯。此方法不會像氧化-還原法那樣破壞石墨烯的結構,可以制備高質量的石墨烯。在氮甲基吡咯烷酮中石墨烯的產率比較高(大約為8%),電導率為6500S/m。研究發現高定向熱裂解石墨、熱膨脹石墨和微晶人造石墨適合用于溶劑剝離法制備石墨烯。溶劑剝離法可以制備高質量的石墨烯,整個液相剝離的過程沒有在石墨烯的表面引入任何缺陷,為其在微電子學、多功能復合材料等領域的應用提供了廣闊的應用前景。缺點是產率很低。四川石墨烯pet抗菌母粒高導電石墨烯銅復合材料又稱為超級銅。
第六元素與江蘇海力風電設備科技有限公司、江蘇道森新材料有限公司簽訂《石墨烯防腐涂料戰略合作框架協議》。根據協議,三方將借力海力風電這一平臺,共同研發以石墨烯為主體的烯鋅型風電設備防護涂料。海力風電總經理沙德權表示,三方研發的新型涂料的防腐效果是傳統防腐涂料的4倍以上。這一合作將逐漸改變現有國內防護涂料產品層次低、創新力不足的劣勢,填補國內外將石墨烯運用在風電防護涂料的技術空白,打破國外產品壟斷局面,推動我國風電產業設施涂料的國產化進程。同時,三方將以此為契機,進一步研究和推廣石墨烯在風力發電葉片強度復合材料中的應用。此外,第六元素還與四川大學高分子材料工程國家重點實驗室簽訂戰略合作協議,雙方將主要針對石墨烯改性高分子材料的耐老化性進行系統研究。該合作是石墨烯應用領域的一大拓展,也是高分子材料研究領域的重大課題。海通證券分析認為,從國內已知的上市公司投資額看,石墨烯產業鏈鋪設需要上億元資金。廣闊的下游應用及幾乎無瓶頸的上游原材料,決定了石墨烯產業將很快迎來爆發期。
石墨烯導電性能較好,且具有很高的熱輻射系數,在散熱涂料中添加石墨烯,通過“導熱搭橋”機理,涂層的散熱面積大幅增加,有助于將熱源的熱量快速散發。此外,漆膜中的石墨烯,還能夠避免因高溫造成的涂層耐老化性下降,有助于在高溫環境中長期使用。石墨烯輻射的光波波長是3—15微米左右,與人體發射的紅外頻譜接近,所以,石墨烯能發射的“生命光波”被吸收產生溫熱效應,能與生物體內細胞的水分子產生***的“共振”,使人體微血管擴張,血液循環加快,促進機體的新陳代謝,提高機體的免疫能力。在緊身運動衣、瑜珈服、慢跑服、泳裝、防曬服、跑步鞋等運動系列中,使用石墨烯錦綸長絲或混紡紗線,可以利用石墨烯錦綸AAA級抑菌、持續導熱、防紫外線和高耐磨等特性,從而得到防臭、親膚、散熱、防曬的多功能性運動面料。在無縫內衣、棉紡內衣、嬰孕內衣等內衣系列中,使用石墨烯錦綸長絲或混紡紗線,可以利用石墨烯錦綸AAA級抑菌、無重金屬、遠紅外等特性,從而得到安全、康護、舒適的多功能內衣面料。在床墊、床單、被套、沙發套等家紡系列中,使用石墨烯錦綸長絲或混紡紗線,可以利用石墨烯錦綸AAA級抑菌、無重金屬、防螨、遠紅外等特性。如果要選擇輕巧耐用且價格低廉的電池,可以選擇石墨烯電池。
石墨烯(Graphene)是一種由碳原子以sp2雜化方式形成的蜂窩狀平面薄膜,是一種只有一個原子層厚度的準二維材料,所以又叫做單原子層石墨。英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫,用微機械剝離法成功從石墨中分離出石墨烯,因此共同獲得2010年諾貝爾物理學獎。石墨烯常見的粉體生產的方法為機械剝離法、氧化還原法、SiC外延生長法,薄膜生產方法為化學氣相沉積法(CVD)。由于其十分良好的強度、柔韌、導電、導熱、光學特性,在物理學、材料學、電子信息、計算機、航空航天等領域都得到了長足的發展。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·諾沃肖洛夫共同發現。浙江石墨烯研發
石墨烯復合材料可用于注射和擠出成型制件,作為粒子材料應用于礦用管、給水管及汽車電器配件等領域。綠色石墨烯措施
去年12月,華為曾推出的石墨烯基鋰離子電池引起了巨大的關注,被喻為“黑金子”的石墨烯材質開始展示了其獨有的魅力漸漸實現商用。而石墨烯能干的不僅如此,現在又有研究人員采用石墨烯制造OLED電極。實質上,業內人士認為,未來石墨烯有也許在OLED產業上實現大規模應用。石墨烯享有高畫質、柔性超薄、高對比、低能耗等特性,它能制作硬度優良、導電出色、柔性觸控、超級透明的出色觸控面板材質。而這次研究人員用石墨烯制作OLED電極就是一項關鍵突破。據傳媒報導,黏附到OLED的電極大小約為2cmx1cm(1/2英寸x1/4英寸),它采用化學氣相沉積(CVD)工藝制造,其中甲烷和氫氣被泵入真空室中,銅板被加熱到800℃(1,472°F)。這兩種氣體時有發生化學反應,并當甲烷溶解到銅中時,其在表面上形成石墨烯原子。一旦該層充分形成,使整個設備降溫,強加保護性聚合物片,然后化學蝕刻掉銅以顯出純石墨烯的單原子層。Fraunhofer有機電子學,電子束和等離子體技術FEP項目主任BeatriceBeyer博士說,“這是極嚴苛材質研究和集成的確實突破。雖然這不是個在其結構中用到石墨烯的柔性顯示屏,但它引入OLED技術,向全色屏幕和迅速響應時間邁出一大步。綠色石墨烯措施