鉅大LARGE | 點擊量：752次 | 2023年09月05日
什么是石墨烯？石墨烯到底有多神奇？
什么是石墨烯？
石墨烯是一種二維平面狀碳材料，由碳原子以sp2雜化方式形成的蜂窩狀材料，屬于碳材料大家族的新成員，號稱新材料之王。
從學(xué)術(shù)角度講，碳有三種雜化方式，一個是以sp3雜化方式形成為大家所熟知的金剛石（鉆石），以及以sp雜化方式形成的石墨炔等。
石墨烯為何叫石墨烯？
高中課本中，有機化學(xué)有一類含有碳碳雙鍵的烯烴類化合物，如，乙烯(ethylene)、丁烯(butene)、苯(benzene)等，命名時均以ene結(jié)尾，石墨烯是石墨中的一個單層，該單層又全部由碳原子經(jīng)原子間的雙鍵和單鍵聯(lián)成的六角狀苯環(huán)結(jié)構(gòu)形成的蜂窩狀碳原子結(jié)構(gòu)構(gòu)成，因此被命名為graphene,而中文譯名也就相應(yīng)地成了石墨烯。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
石墨烯是怎么制備的呢？石墨烯還分男和女么？
石墨烯怎么制備出來的呢？劉院士通常把石墨烯分為兩大類，粉體石墨烯和薄膜石墨烯，男石墨烯（粉體）和女石墨烯（薄膜）。
男石墨烯制作是用濃硫酸（氧化還原反應(yīng)），粉體一層一層去氧化。一般制備一公斤的石墨烯，要用50公斤的濃硫酸，3公斤高錳酸鉀，一噸水。院士還特別提醒我們在科研的同時也一定要注意環(huán)保哦。
女石墨烯采用化學(xué)氣相沉積技術(shù)制備，在1000度左右的高溫下，碳源裂解形成的碳的碎片在銅箔上重新成核生長，從而形成單層或幾層的石墨烯薄膜。
院士現(xiàn)場展示石墨烯產(chǎn)品
多厚算石墨烯？
在制備石墨烯的過程中，不同的層數(shù)和層數(shù)間的堆垛角度會導(dǎo)致不同的性質(zhì)；在制備石墨烯的過程中要控制好層數(shù)和堆垛的角度，才能制備出高性能的石墨烯材料。
在學(xué)術(shù)界，嚴格意義上講，只有單層石墨片才叫石墨烯；但是，科學(xué)家們也有一個基本的認識，認為10層以下也可以算作石墨烯。因為單層的石墨烯制備很困難，層數(shù)較少時還留有部分石墨烯的特性，因此10層以下也只是一個大致的界定。
石墨烯有什么優(yōu)點？
1優(yōu)異的力學(xué)特性
最強、最堅硬的材料，其斷裂強度是鋼的200倍左右，比金剛石的硬度大。
2優(yōu)異的導(dǎo)電性能
電阻率只約10-6cm，比銅或銀更低，為世上電阻率最小的材料。因為它的電阻率極低，電子跑的速度極快，因此被期待可用來發(fā)展出更薄、導(dǎo)電速度更快的新一代電子元件或晶體管。
3良好的熱傳導(dǎo)性能
石墨烯的熱導(dǎo)率是5300W/m，而銅的熱導(dǎo)率是401W/m.K，大概是銅的10倍還多；石墨導(dǎo)熱片越薄，導(dǎo)熱率越好。
4優(yōu)異的光學(xué)性能
石墨烯具有非常良好的光學(xué)特性，在較寬波長范圍內(nèi)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(nèi)，厚度每新增一層，吸收率新增2.3%。
石墨烯有什么應(yīng)用？
石墨烯在能源領(lǐng)域、生物醫(yī)藥領(lǐng)域、電子信息領(lǐng)域、功能材料、特種航天與特種、節(jié)能環(huán)境領(lǐng)域有廣泛地領(lǐng)用。石墨烯電池、超級電容器；電池加入百分之十左右，可以使充電速度加快，容量可以變大；可用于制作石墨烯涂料，涂料加入石墨烯可以減少鋅的使用，同時防腐效果提高很多，提高使用時間；
由于石墨烯的種種優(yōu)異的性能，人們正在開發(fā)它無限的應(yīng)用。在2018年巴塞羅那世界移動通信大會，有個石墨烯的展廳，展品有柔性低成本薄膜邏輯電路、光探測器、傳感器（壓力、紅外、廣譜相機），可穿戴器件，還可用于神經(jīng)修復(fù)，矯正語言障礙，機器人四肢，太陽能電池等等，同時石墨烯在特種航天等特種領(lǐng)域，也有著廣泛的應(yīng)用。正是因為如此，石墨烯材料正在得到各國政府的重視。
石墨烯的未來前景幾何？
石墨烯有廣闊的應(yīng)用前景，各個國家公司都政府非常地重視，歐盟在2013年啟動了石墨烯航天旗艦計劃，每年投入一億歐元，希望可以將大學(xué)科研院所和產(chǎn)業(yè)界直接連接，同時推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展，英國也牽頭組建了國家石墨烯研究院。
我國在2017年底，有4871家有關(guān)石墨烯的產(chǎn)業(yè)，到現(xiàn)在大約有6000家。我國全國各地都在創(chuàng)建產(chǎn)業(yè)園、創(chuàng)新研究中心、研究院等。據(jù)不完全統(tǒng)計國內(nèi)有60多家涉及石墨烯業(yè)務(wù)的上市公司，我國發(fā)表有關(guān)石墨烯的論文將近6萬篇，我國大陸石墨烯專利占全世界專利數(shù)的54.14%。但是大煉鋼鐵式的重復(fù)、低水平的建設(shè)可能會造成惡性競爭，不利于石墨烯產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展，應(yīng)該加大國家投入，把政、產(chǎn)、學(xué)、研有機結(jié)合起來，做突破性創(chuàng)新研究，研發(fā)石墨烯的殺手锏級應(yīng)用，推動國家的創(chuàng)新能力。
活動吸引了來自京津冀三地的石墨烯研究人員，九三學(xué)社社員，我國地質(zhì)大學(xué)學(xué)生以及周圍高校材料專業(yè)的學(xué)生們共同參與，300余人參加活動?；顒拥玫轿覈刭|(zhì)大學(xué)（北京）的大力支持，并在北京廣播電視臺北京時間全程同步直播，截至活動結(jié)束，直播點擊量超過12萬。
