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石墨烯研讨的最新进展及各种使用可行性剖析

来源:http://www.liukee.com 编辑:环亚ag88 时间:2018/10/14

  石墨烯研讨的最新进展及各种使用可行性剖析

  近年来,石墨烯(第一种二维原子晶体)研讨取得了许多打破,石墨烯的许多制备也取得了明显的开展。这种一个原子厚度的碳资料集超高的机械强度、电导率、热导率和抗渗性等许多优异功用于一身,这使得其在许多范畴中都有诱人的运用远景。因在石墨烯资料方面的杰出研讨荣获2010年诺贝尔物理学奖的K.S.Novoselov等应邀撰写了一篇有关石墨烯最新开展的Review,该总述以A roadmap for graphene为题宣布在2012年10月11日出书的Nature期刊上。这篇Review回忆了石墨烯研讨的最新开展,总述了制备办法的开展,一起批判地剖析了石墨烯的各种运用的可行性。下面让咱们来一睹为快吧!

  

石墨烯研讨的最新开展及各种运用可行性剖析

  

▲2010年诺贝尔物理学奖得主之一K.S.Novoselov

  1、前语

  石墨烯能成为下一代颠覆性技能,代替现在运用的一些资料、创始新商场吗?它是否满意多功用然后使咱们日子的方方面面发作打破性革新吗?从石墨烯的性质来看,它的确有这个潜力。石墨烯是科学家制备的第一种二维原子晶体。它的许多参数——如刚度、强度、弹性、电导率、热导率等等——都是无与伦比的。这些性质标明石墨烯能够代替许多其他资料。可是,这么多优异的特性集中于这一种资料上意味着石墨烯将可能导致革新性的技能。石墨烯的通明性、导电性和弹性使其可运用于柔性电子器件,而通明性、抗渗性和导电性使其可运用于通明保护膜和隔阂;这种性质的组合运用正越来越多。可是,新技能的运用通常是一个时间长、代价高的进程,石墨烯的性质是否满意特别,满意通用,以能够改变现状然后转向更为快捷的新技能呢?

  

石墨烯研讨的最新开展及各种运用可行性剖析

  

▲总述导览图

  2、石墨烯性质

  石墨烯开展得如此敏捷的其间一个原因在于研讨人员能够在试验室经过相对简略而低成本的办法取得高质量的石墨烯。石墨烯许多试验测出的功用都超出了其他资料,而且有些功用乃至达到了理论猜测极限。如:室温电子迁移率为2.5ⅹ105cm2V-1s-1(理论值为2ⅹ105cm2V-1s-1);杨氏模量为1TPa,固有强度为130GPa(非常接近于理论值);很高的热导率(高于3000WMK-1);光学吸收率为πα≈2.3%(α为常数);不透气,能坚持极高的电流(比铜高出许多倍)。石墨烯能够带上功用化官能团是它的另一个特性。

  石墨烯因其具有许多优异的功用而取得了奇观资料的称谓。可是,这些优异的功用都是建立在高质量样品的基础上(机械剥离石墨烯),而且石墨烯需求存放在特制的基材上,如六方氮化硼。至今停止,还没有运用其他制备办法的石墨烯能得到相同的功用,所以此办法正在快速的开展。假如产业化的石墨烯的功用能与试验室中制备出的石墨烯具有相同优异的功用,那么在工业运用大将会有很大的远景。

  天然中有许多二维晶体,732787中签号查询 新日股份股票代码 新日股份中签,比方氮化硼和二硫化钼,与石墨烯具有相同的结构,可是它们具有各自特有的功用。这些二维晶体为得到更好功用的资料和设备供给了可能,或许能够与石墨烯结合起来运用(例如二维异质结构资料)。虽然这篇总述没有包括一切的二维晶体资料,但作为二维晶体资料和异质结构的一部分,石墨烯仍有很大的商业价值。

  3、制备难题

  出产具有特别用处的石墨烯是石墨烯运用商场的要害,而且这种状况将会继续十年或许直到石墨烯的功用都能满意石墨烯的潜在运用。现在现已开展了许多制备多维度、各种形状和高质量石墨烯的办法。这儿只重视可用于大规模出产的制备办法。

  依据石墨烯的功用将石墨烯分为以下几类:(1)用于复合资料、导电涂料等的石墨烯或许复原氧化石墨烯薄片;(2)用于低活性和安稳设备的平面石墨烯;(3)用于高功用电子器件的平面石墨烯。不同品种的石墨烯的功用非常依赖于资料的质量,比方说缺点、基材等等,而且受加工办法的影响很大。(见图1和表1)

  

石墨烯研讨的最新开展及各种运用可行性剖析

  

▲图1 宏量制备石墨烯的不同办法的性价比