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石墨烯是什么材料生产出来的(石墨烯是一种什么的新型材料?)

百科 2025-12-27 04:10:12 手游攻略 阅读:1036次

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本文目录一览:

  • 1、石墨烯的原料是什么?
  • 2、石墨烯是什么材料?
  • 3、什么原材料可以生产石墨烯?
  • 4、石墨烯是用什么原材料生产出来的?
  • 5、石墨烯是用什么原料做成的?
  • 6、石墨烯是什么材料

石墨烯的原料是什么?

问题一:石墨烯它是什么原料做成 石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。2004年,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈・盖姆和康斯坦丁・诺沃肖洛夫,成功从石墨中分离出石墨烯,证实它可以单独存在,两人也因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。

石墨烯既是最薄的材料,也是最强韧的材料,断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性,拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。制备石墨烯常见的方法为机械剥离法、氧化还原法、SiC外延生长法和化学气相沉积法(CVD)。

问题二:石墨烯是用什么原料做成的? 石墨烯是从石墨中分离出来的。2004年,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈・盖姆和康斯坦丁・诺沃肖洛夫,成功从石墨中分离出石墨烯,证实它可以单独存在,两人也因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。珠海聚碳复合材料有限公司生产石墨烯有非常大的优势,成本低、自动化水平高、绿色无污染。

问题三:生产石墨烯的原料是什么? 1 用CVD(化学气相沉积)的话 大多数是甲烷2 若使用石墨氧化再还原的办法的话 是石墨为原料 但是这个方法基本上不能生成真正意义上的石墨烯 会有缺陷存在3 机械剥离的方法话 或诺奖那两个人用的这个方法 也是用石墨为原料

问题四:石墨烯原料是什么矿石 石墨烯原料是什么矿石

石墨烯原矿石也就是石墨矿石,是组成石墨矿体形体的一部分,它具有一定的质量标志,而且满足一定的开采技术条件要求.石墨矿石质量包括品位,结晶性质,可选性等方面的含意。

通常按矿物成分、结构构造划分石墨矿石的自然类型和战石墨的结晶性质划分工业类型。前者如石墨片麻岩矿石、石墨片岩矿石、石墨大理岩矿石、石墨变粒岩矿石、石墨千枚岩矿石、变质煤层矿石、石墨花岗岩矿石、石墨长英岩矿石等,后者如鳞片晶质石墨矿石、隐晶质石墨矿石、j昆合晶型矿石等。除此之外,还可按风化程度分原生矿石和风化矿石。有时也可按品位的相对高低分为富矿石和贫矿石.后两种分类习惯用于生产矿山。

各类矿床有其专属的石墨矿石自然类型。区域变质石墨矿床主要发育片麻岩类、片岩类、大理〈透辉〉岩类、变粒岩类和长英岩类矿石,煤层接触变质石墨矿床主要发育板岩类和千枚岩类矿石,岩浆热液结晶石墨矿床主要发育花岗岩类、闪长岩类和长英岩类矿石。

问题五:石墨烯是一种什么样的材料? 石墨烯是世界上已发现的最薄、强度最高的纳米材料,也是导电性、导热性最出色的材料,被视为工业味精,石墨烯被称为“黑金”,是“新材料之王”。

问题六:石墨烯是怎么制取的?石墨烯的原材料是什么? 偿般是用鳞片石墨制备石墨烯,即为石墨烯的原材料。

石墨粉即粉状的石墨原料。

请采纳,谢谢。

问题七:什么是石墨烯 石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。

石墨烯既是最薄的材料,也是最强韧的材料,断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性,拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。

它是目前自然界最薄、强度最高的材料,如果用一块面积1平方米的石墨烯做成吊床,本身重量不足1毫克可以承受一只一千克的猫。

石墨烯目前最有潜力的应用是成为硅的替代品,制造超微型晶体管,用来生产未来的超级计算机。用石墨烯取代硅,计算机处理器的运行速度将会快数百倍。另外,石墨烯几乎是完全透明的,只吸收2.3%的光。另一方面,它非常致密,即使是最小的气体原子(氦原子)也无法穿透。这些特征使得它非常适合作为透明电子产品的原料,如透明的触摸显示屏、发光板和太阳能电池板。作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料,石墨烯被称为“黑金”,是“新材料之王”。

石墨烯是什么材料?

石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性,在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景,被认为是一种未来革命性的材料。

石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性。英国曼彻斯特大学物理学家安德烈盖姆和康斯坦丁诺沃肖洛夫,用微机械剥离法成功从石墨中分离出石墨烯,因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。石墨烯常见的粉体生产的方法为机械剥离法、氧化还原法、SiC外延生长法,薄膜生产方法为化学气相沉积法(CVD)。

实际上石墨烯本来就存在于自然界,只是难以剥离出单层结构。石墨烯一层层叠起来就是石墨,厚1毫米的石墨大约包含300万层石墨烯。铅笔在纸上轻轻划过,留下的痕迹就可能是几层甚至仅仅一层石墨烯。

石墨烯的研究与应用开发持续升温,石墨和石墨烯有关的材料广泛应用在电池电极材料、半导体器件、透明显示屏、传感器、电容器、晶体管等方面。鉴于石墨烯材料优异的性能及其潜在的应用价值,在化学、材料、物理、生物、环境、能源等众多学科领域已取得了一系列重要进展。研究者们致力于在不同领域尝试不同方法以求制备高质量、大面积石墨烯材料。并通过对石墨烯制备工艺的不断优化和改进,降低石墨烯制备成本使其优异的材料性能得到更广泛的应用,并逐步走向产业化。

什么原材料可以生产石墨烯?

(1)原材料:实际上石墨烯本来就存在于自然界,只是难以剥离出单层结构。石墨烯一层层叠起来就是石墨,厚1毫米的石墨大约包含300万层石墨烯。铅笔在纸上轻轻划过,留下的痕迹就可能是几层甚至仅仅一层石墨烯。

(2)应用领域:

在塑料里掺入百分之一的石墨烯,就能使塑料具备良好的导电性;加入千分之一的石墨烯,能使塑料的抗热性能提高30摄氏度。在此基础上可以研制出薄、轻、拉伸性好和超强韧新型材料,用于制造汽车、飞机和卫星。

随着批量化生产以及大尺寸等难题的逐步突破,石墨烯的产业化应用步伐正在加快,基于已有的研究成果,最先实现商业化应用的领域可能会是移动设备、航空航天、新能源电池领域。

消费电子展上可弯曲屏幕备受瞩目,成为未来移动设备显示屏的发展趋势。

另一方面,新能源电池也是石墨烯最早商用的一大重要领域。

由于高导电性、高强度、超轻薄等特性,石墨烯在航天军工领域的应用优势也是极为突出的。而石墨烯在超轻型飞机材料等潜在应用上也将发挥更重要的作用。

1、电子运输:

在发现石墨烯以前,大多数(如果不是所有的话)物理学家认为,热力学涨落不允许任何二维晶体在有限温度下存在。所以,它的发现立即震撼了凝聚态物理界。虽然理论和实验界都认为完美的二维结构无法在非绝对零度稳定存在,但是单层石墨烯在实验中被制备出来。这些可能归结于石墨烯在纳米级别上的微观扭曲。

2、导电性:

石墨烯结构非常稳定,迄今为止,研究者仍未发现石墨烯中有碳原子缺失的情况。石墨烯中各碳原子之间的连接非常柔韧,当施加外部机械力时,碳原子面就弯曲变形,从而使碳原子不必重新排列来适应外力,也就保持了结构稳定。这种稳定的晶格结构使碳原子具有优秀的导电性。石墨烯中的电子在轨道中移动时,不会因晶格缺陷或引入外来原子而发生散射。由于原子间作用力十分强,在常温下,即使周围碳原子发生挤撞,石墨烯中电子受到的干扰也非常小。

3、导热性:

石墨烯具有极高导热系数, 近年来被提倡用于散热等方面, 在散热片中嵌入石墨烯或数层石墨烯可使得其局部热点温度大幅下降。美国加州大学一项研究显示 , 石墨烯的导热性能优于碳纳米管。中国科学院山西煤炭化学研究所高导热石墨烯/炭纤维柔性复合薄膜,其厚度在10~200 μm之间可控,室温面向热导率高达977 W/m•K,拉伸强度超过15 MPa。

普通碳纳米管的导热系数可达3000W/mK以上, 各种金属中导热系数相对较高的有银、铜、金、铝, 而单层石墨烯的导热系数可达5300W/mK, 甚至有研究表明其导热系数高达6600W/mK。

优异的导热性能使得石墨烯有望作为未来超大规模纳米集成电路的散热材料 。与纯石墨烯相比, 还原剥离氧化石墨得到热导率相对较低(0.14 ~ 2.87 W/mK)的石墨烯(RGOx)。其导热系数与氧化石墨被氧化程度密切相关, 原因是RGOx薄片即使经过热还原处理后仍然具有氧化性。导热率可能与其中残余的化学官能团、破坏的碳六元环等缺陷有关化学结构被氧化导致晶格缺陷的产生, 阻止了热传导作用。

4、机械特性

石墨烯是人类已知强度最高的物质,比钻石还坚硬,强度比世界上最好的钢铁还要高上100倍。哥伦比亚大学的物理学家对石墨烯的机械特性进行了全面的研究。在试验过程中,他们选取了一些直径在10—20微米的石墨烯微粒作为研究对象。研究人员先是将这些石墨烯样品放在了一个表面被钻有小孔的晶体薄板上,这些孔的直径在1—1.5微米之间。之后,他们用金刚石制成的探针对这些放置在小孔上的石墨烯施加压力,以测试它们的承受能力。

5、化学性质:

我们至今关于石墨烯化学知道的是:类似石墨表面,石墨烯可以吸附和脱附各种原子和分子。从表面化学的角度来看,石墨烯的性质类似于石墨,可利用石墨来推测石墨烯的性质。石墨烯化学可能有许多潜在的应用,然而要石墨烯的化学性质得到广泛关注有一个不得不克服的障碍,缺乏适用于传统化学方法的样品。

石墨烯是用什么原材料生产出来的?

石墨烯出现在实验室中是在2004年,当时,英国的两位科学家安德烈·杰姆和克斯特亚·诺沃塞洛夫发现他们能用一种非常简单的方法得到越来越薄的石墨薄片。他们从石墨中剥离出石墨片,然后将薄片的两面粘在一种特殊的胶带上,撕开胶带,就能把石墨片一分为二。不断地这样操作,于是薄片越来越薄,最后,他们得到了仅由一层碳原子构成的薄片,这就是石墨烯。这以后,制备石墨烯的新方法层出不穷,经过5年的发展,人们发现,将石墨烯带入工业化生产的领域已为时不远了。

制备方法

石墨烯的合成方法主要有两种:机械方法和化学方法。机械方法包括微机械分离法、取向附生法和加热SiC的方法

化学方法是化学还原法与化学解理法。

微机械分离法

最普通的是微机械分离法,直接将石墨烯薄片从较大的晶体上剪裁下来。2004年Novoselovt等用这种方法制备出了单层石墨烯,并可以在外界环境下稳定存在。典型制备方法是用另外一种材料膨化或者引入缺陷的热解石墨进行摩擦,体相石墨的表面会产生絮片状的晶体,在这些絮片状的晶体中含有单层的石墨烯。 但缺点是此法是利用摩擦石墨表面获得的薄片来筛选出单层的石墨烯薄片,其尺寸不易控制,无法可靠地制造长度足供应用的石墨薄片样本。

取向附生法—晶膜生长

取向附生法是利用生长基质原子结构“种”出石墨烯,首先让碳原子在

1

1

5

℃下渗入钌,然后冷却,冷却到850℃后,之前吸收的大量碳原子就会浮到钌表面,镜片形状的单层的碳原子“

孤岛”

布满了整个基质表面,最终它们可长成完整的一层石

墨烯。第一层覆盖

8

%后,第二层开始生长。底层的石墨烯会与钌产生强烈的交互作用,而第二层后就几乎与钌完全分离,只剩下弱电耦合,得到的单层石墨烯薄片表现令人满意。但采用这种方法生产的石墨烯薄片往往厚度不均匀,且石墨烯和基质之间的黏合会影

响碳层的特性。另外Peter

W.Sutter

等使用的基质是稀有金属钌。

加热

SiC法

该法是通过加热单晶6H-SiC脱除Si,在单晶(0001)

面上分解出石墨烯片层。具体过程是:将经氧气或氢气刻蚀处理得到的样品在高真空下通过电子轰击加热,除去氧化物。用俄歇电子能谱确定表面的氧化物完全被移除后,将样品加热使之温度升高至1250~1450℃后恒温1min~20min,从而形成极薄的石墨层,经过几年的探索,Berger等人已经能可控地制备出单层或是多层石墨烯。其厚度由加热温度决定,制备大面积具有单一厚度的石墨烯比较困难。

一条以商品化碳化硅颗粒为原料,通过高温裂解规模制备高品质无支持(Free

standing)石墨烯材料的新途径。通过对原料碳化硅粒子、裂解温度、速率以及气氛的控制,可以实现对石墨烯结构和尺寸的调控。这是一种非常新颖、对实现石墨烯的实际应用非常重要的制备方法。

化学还原法

化学还原法是将氧化石墨与水以1

mg/mL的

比例混合,

用超声波振荡至溶液清晰无颗粒状物质,加入适量肼在1

0℃回流2

4

h

,产生黑色颗粒状沉淀,过滤、烘干即得石墨烯。Sasha

Stankovich

等利用化学分散法制得厚度为1

nm左右的石墨烯。[3]

化学解理法

化学解理法是将氧化石墨通过热还原的方法制备石墨烯的方法,氧化石墨层间的含氧官能团在一定温度下发生反应,迅速放出气体,使得氧化石墨层被还原的同时解理开,得到石墨烯。这是一种重要的制备石墨烯的方法,天津大学杨全红等用低温化学解理氧化石墨的方法制备了高质量的石墨烯。

石墨烯是用什么原料做成的?

石墨烯(Graphene)是由碳原子构成的只有一层原子厚度的二维晶体。

2004年,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,成功从石墨中分离出石墨烯,证实它可以单独存在,两人也因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。

在2015年石墨烯发现之前,石墨烯既是最薄的材料,也是最强韧的材料,断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性,拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。它是目前自然界最薄、强度最高的材料,如果用一块面积1平方米的石墨烯做成吊床,本身重量不足1毫克便可以承受一只一千克的猫。

一、石墨烯粉体生产方法

1、机械剥离法

机械剥离法是利用物体与石墨烯之间的摩擦和相对运动,得到石墨烯薄层材料的方法。这种方法操作简单,得到的石墨烯通常保持着完整的晶体结构。2004年英国两位科学使用透明胶带对天然石墨进行层层剥离取得石墨烯的方法,也归为机械剥离法,这种方法一度被认为生产效率低,无法工业化量产。

2、氧化还原法

氧化还原法是通过使用硫酸、硝酸等化学试剂及高锰酸钾、双氧水等氧化剂将天然石墨氧化,增大石墨层之间的间距,在石墨层与层之间插入氧化物,制得氧化石墨(Graphite Oxide)。然后将反应物进行水洗,并对洗净后的固体进行低温干燥,制得氧化石墨粉体。通过物理剥离、高温膨胀等方法对氧化石墨粉体进行剥离,制得氧化石墨烯。最后通过化学法将氧化石墨烯还原,得到石墨烯(RGO)。这种方法操作简单,产量高,但是产品质量较低 。氧化还原法使用硫酸、硝酸等强酸,存在较大的危险性,又须使用大量的水进行清洗,带大较大的环境污染。

使用氧化还原法制备的石墨烯,含有较丰富的含氧官能团,易于改性。但由于在对氧化石墨烯进行还原时,较难控制还原后石墨烯的氧含量,同时氧化石墨烯在阳光照射、运输时车厢内高温等外界每件影响下会不断的还原,因此氧化还原法生产的石墨烯逐批产品的品质往往不一致,难以控制品质。

目前不少人将氧化石墨、氧化石墨烯、还原氧化石墨烯概念理解混淆。氧化石墨呈棕色,为石墨与氧化物聚合体。 氧化石墨烯系将氧化石墨剥离至单层、双层或寡层后的产物,含有大量的含氧基团,因此氧化石墨烯不导电,氧化石墨烯性质活跃,在使用过程中特别是参与高温材料加工过程中,会不断还原并释放出二氧化硫等气体。 通过将氧化石墨烯还原之后的产品,才能称为石墨烯(还原氧化石墨烯)。

3、SiC外延法

SiC外延法是通过在超高真空的高温环境下,使硅原子升华脱离材料,剩下的C原子通过自组形式重构,从而得到基于SiC衬底的石墨烯。这种方法可以获得高质量的石墨烯,但是这种方法对设备要求较高。

二、石墨烯薄膜生产方法

CVD是使用含碳有机气体为原料进行气相沉积制得石墨烯薄膜的方法。这是目前生产石墨烯薄膜最有效的方法。这种方法制备的石墨烯具有面积大和质量高的特点,但现阶段成本较高,工艺条件还需进一步完善。由于石墨烯薄膜的厚度很薄,因此大面积的石墨烯薄膜无法单独使用,必须附着在宏观器件中才有使用价值,例如触摸屏、加热器件等。

石墨烯是什么材料

石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。

石墨烯不仅是世上最薄而且也是最坚硬的纳米材料,几乎是完全透明,它具有优异的光学、电学、力学特性,常见的粉体生产的方法有氧化还原法、机械剥离法、SiC外延生长法等。

石墨烯有很多罕见的性质,能有效地传导热和电,导电性也非常高,几乎透明。不仅具有令人难以置信的物理特性,而且作为按重量制作的最坚固的材料被广泛引用。例如,石墨烯在原子小的情况下,可以更紧密地封装处理器内的晶体管,使许多电子行业进一步前进。

石墨烯的难以置信的物理特性实际上应用于各种思想实验。如果至少可以用一米长的线程制造,一些科学家相信这些石墨烯可以一起编织,足够结实灵活,可以成为宇宙电梯的支柱。

石墨烯用途

1、晶体管

石墨烯可以用来制造晶体管,由于石墨烯结构的高度稳定性,这种晶体管仍然可以在接近单个原子的尺度上稳定工作。相比之下,硅制成的晶体管将在约10纳米的尺度上失去稳定性;由于石墨烯中的电子对外场反应非常快,石墨烯制成的晶体管可以达到非常高的工作频率。

2、新能源电池

新能源电池也是石墨烯很早的重要商业领域之一,麻省理工学院已经成功地开发出表面有石墨烯纳米涂层的柔性光伏板,这可以大大降低制造透明和可变形太阳能电池的成本。这种电池可用于小型数字设备,如夜视镜和照相机。

此外,石墨烯超级电池的成功研发也解决了新能源汽车电池容量不足、充电时间长的问题,大大加快了新能源电池产业的发展。这一系列的研究成果为石墨烯在新能源电池行业的应用铺平了道路。

3、传感器

石墨烯可以制成化学传感器。这一过程主要是通过石墨烯的表面吸附性能来完成的。根据一些学者的研究,石墨烯化学检测器的灵敏度可以与单分子检测的极限相比较。

石墨烯独特的二维结构使其对周围环境非常敏感。石墨烯是一种理想的电化学生物传感器材料。石墨烯制成的传感器在检测药物中的葡萄糖方面具有良好的灵敏度。

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