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    石墨烯概述

    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。它的厚度大約為0.335nm,根據制備方式的不同而存在不同的起伏,通常在垂直方向的高度大約1nm左右,水平方向寬度大約10nm到25nm,是除金剛石以外所有碳晶體(零維富勒烯,一維碳納米管,三維體向石墨)的基本結構單元。

    很早之前就有物理學家在理論上預言,準二維晶體本身熱力學性質不穩定,在室溫環境下會迅速分解或者蜷曲,所以其不能單獨存在。直到2004年,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,證實它可以單獨存在,對于石墨烯的研究才開始活躍起來,兩人也因此共同獲得2010年諾貝爾物理學獎。

    由于石墨烯的性能優良、功能眾多而被廣泛應用到鋰電子電池、超級電容、導電油墨、觸摸屏、軟性電子、散熱、涂料、傳感器等領域,此外,在高頻電子、環保、光電、聚合物、海水淡化、太陽能電池、燃料電池、催化劑、建筑材料等領域,也能發現石墨烯的身影。有專家預計,未來幾年內,石墨烯將主要用于“導電油墨”、“防腐涂料”、“散熱材料”、“鋰電池”、“超級電容”等五大領域。

    另外,石墨烯幾乎是完全透明的,只吸收2.3%的光。另一方面,它非常致密,即使是最小的氣體分子(氦氣)也無法穿透。這些特征使得它非常適合作為透明電子產品的原料,如透明的觸摸顯示屏、發光板和太陽能電池板。

    作為目前發現的最薄、強度最大、導電導熱性能最強的一種新型納米材料,石墨烯被稱為“黑金”,是“新材料之王”,科學家甚至預言石墨烯將“徹底改變21世紀”,極有可能掀起一場席卷全球的顛覆性新技術新產業革命。

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