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單層石墨烯為單一碳原子層所組成的二維平面蜂巢狀石墨，各碳原子之間的sp2共價(jià)鍵造就成世上*薄卻*堅(jiān)硬的材料(斷裂強(qiáng)度約為鋼的200倍)，它幾乎是完全透明的，只吸收2.3 %的光；熱傳導(dǎo)系數(shù)高達(dá)5300 W/m．K，高于碳納米管和金剛石；電阻率只約0.96×10-6 Ω．cm，低于銅和銀，為目前世上電阻率*小的材料；石墨烯具有相當(dāng)大的比表面積(2630 m2/g)。石墨烯的嶄新特性，是在沒(méi)有任何摻雜的情況下，費(fèi)米能級(jí)位于導(dǎo)帶與價(jià)帶間連接的點(diǎn)，在這個(gè)點(diǎn)上的電子有效質(zhì)量等于零，載子表現(xiàn)為零質(zhì)量之迪拉克費(fèi)米子，具有極優(yōu)異的載子傳導(dǎo)特性，可承載108A/cm2的電流密度，以及高達(dá)200,000 cm2/V．s的載子遷移率(高于碳納米管和硅晶體)，速度是光速的1/300；在沒(méi)有載子傳輸?shù)那闆r下，石墨烯仍有一個(gè)*小的導(dǎo)電率σ=e2/h，石墨烯的電阻值會(huì)隨著外加垂值電場(chǎng)的變化而改變，稱(chēng)為雙極場(chǎng)效應(yīng)；不遵守量子力學(xué)中的波恩-奧本海姆近似,并且能夠在常溫下觀察到的量子霍爾效應(yīng)。它的室溫霍爾效應(yīng)使原有的溫度范圍擴(kuò)大了10倍，顯示了獨(dú)特的載流子特性和優(yōu)異的電學(xué)質(zhì)量。石墨烯獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)還為粒子物理中不易觀察到的相對(duì)論量子電動(dòng)力學(xué)效應(yīng)的驗(yàn)證提供了更為方便的手段。
       了解了石墨烯的這些性能，相信你能找到合適的應(yīng)用領(lǐng)域。或許“芝麻開(kāi)門(mén)”的主角就是你。
已知的部分應(yīng)用實(shí)例：
單分子氣體偵測(cè)
       石墨烯獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)使它在傳感器領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。石墨烯巨大的表面積使其對(duì)周?chē)沫h(huán)境非常敏感。即使是一個(gè)氣體分子吸附或釋放都可以檢測(cè)到。可分為直接檢測(cè)和間接檢測(cè)。通過(guò)測(cè)量霍爾效應(yīng)方法可以間接檢測(cè)單原子的吸附和釋放過(guò)程。當(dāng)一個(gè)氣體分子被吸附于石墨烯表面時(shí)，由于石墨烯具有高電導(dǎo)率和低噪聲的特點(diǎn)，能夠偵測(cè)微小的電阻變化，吸附位置會(huì)發(fā)生電阻的局域變化。另外，通過(guò)檢測(cè)分析頻譜可以知道吸附的氣體分子種類(lèi)。等等
導(dǎo)熱材料/熱界面材料
       石墨烯的熱傳導(dǎo)系數(shù)高。垂直排列功能化多層石墨烯三維立體結(jié)構(gòu)在熱界面材料中的應(yīng)用已見(jiàn)報(bào)道。其具有超高的等效熱導(dǎo)率和超低界面熱阻。
透明導(dǎo)電電極
       石墨烯良好的電導(dǎo)性能和透光性能，使它在透明電導(dǎo)電極方面有非常好的應(yīng)用前景。觸摸屏幕、液晶顯示器、有機(jī)光伏電池、有機(jī)發(fā)光二極管等等，都需要良好的透明導(dǎo)電材料。特別是，石墨烯的機(jī)械強(qiáng)度和柔韌性都比常用材料氧化銦錫(ITO)優(yōu)良。避免了氧化銦錫脆度較高，比較容易損毀、也難以柔性化的缺點(diǎn)。石墨烯有望成為理想的透明導(dǎo)電膜。原因是它的載流子遷移率非常高，即使載流子密度較低，導(dǎo)電性也不容易下降。而載流子密度較低的話，會(huì)比較容易穿過(guò)更大波長(zhǎng)范圍的光。相當(dāng)于單個(gè)原子的超薄厚度有助于提高透明性。不僅是可見(jiàn)光，石墨烯還可透過(guò)大部分紅外線，這對(duì)于還希望利用紅外線來(lái)發(fā)電的太陽(yáng)能電池而言，能大幅提高太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)化效率，成為劃時(shí)代的透明導(dǎo)電膜。以韓國(guó)三星公司為代表的企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始量產(chǎn)新一代超高清晰度的石墨烯顯示、觸摸屏。
場(chǎng)發(fā)射源及其真空電子器件  
       早在2002年，垂直于基底表面的石墨烯納米片膜就被成功制備出來(lái)。是非常優(yōu)良場(chǎng)致發(fā)射材料。現(xiàn)在性能更好的單片石墨烯的場(chǎng)致電子發(fā)射效應(yīng)裝置也已經(jīng)開(kāi)發(fā)成功。
超級(jí)電容器
       由于石墨烯具有很高的比表面積，可用于超級(jí)電容器的導(dǎo)電電極。石墨烯超級(jí)電容器的儲(chǔ)存能量密度大于現(xiàn)有的電容器。比功率遠(yuǎn)大于現(xiàn)有體系。目前國(guó)內(nèi)外在這方面已經(jīng)走到開(kāi)始小批量試生產(chǎn)階段。公司在超級(jí)電容器領(lǐng)域高比表面積石墨烯材料，基于石墨烯的膺電容材料方面做了一些工作，可以配合相關(guān)應(yīng)用企業(yè)提供相應(yīng)的產(chǎn)品和解決方案。
石墨烯復(fù)合材料
       通過(guò)大量制備的石墨粉晶體，可以大量低成本制備石墨烯復(fù)合材料，這為其大量應(yīng)用提供了可能。
鋰電池中的應(yīng)用
       鋰離子電池由于其單位重量的高能存儲(chǔ)容量和比功率是正在迅速發(fā)展的電池市場(chǎng)。為了滿足電動(dòng)車(chē)和下一代消費(fèi)電子能量?jī)?chǔ)存的要求,需要進(jìn)一步改進(jìn)性能。本公司與國(guó)內(nèi)外公司合作,正在用石墨烯改進(jìn)現(xiàn)有電池性能，開(kāi)發(fā)下一代鋰離子電池技術(shù)。石墨烯作為電極材料具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)—強(qiáng)度高、比表面大而且高導(dǎo)電。這些獨(dú)特的屬性結(jié)合特別設(shè)計(jì)的化學(xué)改性石墨烯以及新穎的多孔結(jié)構(gòu)提升了鋰離子電池的能量?jī)?chǔ)存，并使以前技術(shù)上難以實(shí)現(xiàn)的方案成為現(xiàn)實(shí)。開(kāi)發(fā)的石墨烯-硫陰極展示了非常高的容量(超過(guò)900mAh/g)，高的電流密度，好的容量，石墨烯作為陰極材料的鋰-空氣電池有更高的存儲(chǔ)容量（15000mAh/g）。我們正致力于下一代鋰離子電池的石墨烯電極解決方案，研發(fā)中的基于石墨烯的新型電池材料將會(huì)在面對(duì)現(xiàn)代電子和電動(dòng)車(chē)輛系統(tǒng)要求的降低高能存儲(chǔ)單位成本、提高轉(zhuǎn)換效率,和延長(zhǎng)循環(huán)壽命方面扮演重要角色。
正在開(kāi)發(fā)、待開(kāi)發(fā)應(yīng)用：
       石墨烯是一種目前正在開(kāi)發(fā)中,*令人興奮的新材料。它給超級(jí)電容器、電池、觸摸屏、邏輯元件、傳感器、顯示屏、復(fù)合材料等等帶來(lái)**的性能，使它們的電學(xué)、熱學(xué)和力學(xué)性能大大提高。還有許多性質(zhì)有待認(rèn)識(shí)，大量的應(yīng)用有待開(kāi)發(fā)。
       石墨烯是組建納米電子器件的**材料，用它制成的器件更小，消耗的能量更低，電子傳輸速度卻更快。由于其高的電子傳輸速度和優(yōu)異的電子傳輸特性(無(wú)散射)，石墨烯可以制作高頻晶體管(高至THz )。石墨烯結(jié)構(gòu)在納米尺度穩(wěn)定，甚至只有一個(gè)六角環(huán)存在的情況下仍穩(wěn)定存在，這對(duì)開(kāi)發(fā)分子級(jí)電子器件具有重要的意義。利用電子束印刷刻蝕技術(shù)制備的單電子組件可能突破傳統(tǒng)電子技術(shù)的極限，在互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS) 技術(shù)、內(nèi)存和傳感器等領(lǐng)域有很大應(yīng)用前景，有望為發(fā)展超高速計(jì)算機(jī)芯片帶來(lái)突破，也會(huì)對(duì)醫(yī)藥科技有極大的促進(jìn)作用。
       單層石墨烯薄膜還可用于制造分解氣體的顯微濾網(wǎng)。在醫(yī)藥研究方面，這種只有一個(gè)原子厚度的薄膜可用來(lái)支撐分子，供電子顯微鏡進(jìn)行觀察和分析，對(duì)醫(yī)學(xué)界研發(fā)新的醫(yī)療技術(shù)將有極大幫助。石墨烯在檢測(cè)氣體時(shí)具有很低的噪聲信號(hào)，可精確地探測(cè)單個(gè)氣體分子，這在化學(xué)傳感器和分子探針?lè)矫嬗袧撛诘膽?yīng)用前景。 
石墨烯內(nèi)存在很強(qiáng)的電子聲子耦合。這種現(xiàn)象預(yù)示超導(dǎo)現(xiàn)象的出現(xiàn)。已經(jīng)有人用石墨烯連接兩個(gè)超導(dǎo)電極，通過(guò)柵電極控制電流密度研究約瑟夫森效應(yīng)，觀察到有超電流通過(guò)，而且即使在零電荷密度時(shí)， 也同樣有超電流。說(shuō)明石墨烯具有超導(dǎo)性，并且比C60材料和碳納米管的超導(dǎo)性能更好，超導(dǎo)溫度更高。
       多種制造技術(shù)正用于生產(chǎn)石墨烯,每一種都有自己的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)包括不同規(guī)模、不同的成本結(jié)構(gòu)和不同的石墨烯質(zhì)量。還原氧化石墨烯是一個(gè)有前途的低成本的合成石墨烯的方法,它提供了一個(gè)透明導(dǎo)電膜和柔性電子產(chǎn)品的可行路線。它利用氧化反應(yīng)在石墨層的碳原子上引入官能團(tuán)，使石墨的層間距增大，從而削弱其層間相互作用，然后通過(guò)超聲波或快速膨脹將氧化石墨層層分離得到氧化石墨烯，然而氧化石墨烯并非真正的石墨烯，*后通過(guò)化學(xué)還原或高溫還原等方法去除含氧官能團(tuán)得到石墨烯。該方法是目前可以大量制備石墨烯的有效方法。
       傳統(tǒng)氧化還原法生產(chǎn)石墨烯過(guò)程中,釋放含氧官能團(tuán)不可避免留下的空缺位和拓?fù)淙毕?其*致命的缺點(diǎn)就是導(dǎo)電度極差和缺陷多,阻礙了石墨烯的實(shí)際應(yīng)用。,我們采用實(shí)時(shí)修理新生兒碳自由基產(chǎn)生的空缺位的熱分解過(guò)程，得到單層石墨烯的導(dǎo)電率超過(guò)傳統(tǒng)方法的大約六倍至350- 410S/cm(同時(shí)保留> 96%的透明度)。x射線光電子能譜(XPS)和拉曼光譜表明,導(dǎo)電率增強(qiáng)可以歸因于形成額外的sp2 C結(jié)構(gòu)。我們的方法提供了大批量、廉價(jià)、有效的生產(chǎn)高導(dǎo)電透明石墨烯的工業(yè)化途徑。
 
技術(shù)數(shù)據(jù)：
單層比率：＞80%
尺寸：0.5—2μm
碳含量：＞97%
氧含量：≤2.1%
比表面積：400-1000M2/g
灰分：≤0.1
水分：≤2.0%
備注：比表面積＞1000 M2/g 需定制。