請簡述石墨烯的結構特性和應用前景

時間 2024-12-14 13:55:05

1樓:金蛋科技

科學認識石墨烯的應用價值及未來前景。

石墨烯結構是什麼?

2樓:八爪娛爫

石墨烯結構是由碳六元環組成的兩維週期蜂窩狀點陣結構。它可以翹曲成零維的富勒烯,捲成一維的碳奈米管或者堆垛成三維的石墨,因此石墨烯是構成其他石墨材料的基本單元,石墨烯的基本結構單元為有機材料中最穩定的苯六元環,目前最理想的二維奈米材料。

石墨烯內部碳原子的排列方式與石墨單原子層一樣以sp2雜化軌道成鍵,碳原子有4個價電子,其中3個電子生成sp2鍵,即每個碳原子都貢獻乙個位於pz軌道上的未成鍵電子,近鄰原子的pz軌道與平面成垂直方向可形成π鍵,新形成的派鍵呈半填滿狀態。

研究證實,石墨烯中碳原子的配位數為3,每兩個相鄰碳原子間的鍵長為一點四二乘以十的負十次方公尺,鍵與鍵之間的夾角為一百二十度,每個碳原子的垂直於層平面的pz軌道可以形成貫穿全層的多原子的大派鍵(與苯環類似),因而具有優良的導電和光學效能。

力學特性

石墨烯是已知強度最高的材料之一,同時還具有很好的韌性,且可以彎曲,石墨烯的理論楊氏模量達,固有的拉伸強度為130gpa。而利用氫等離子改性的還原石墨烯也具有非常好的強度,平均模量可大。由石墨烯薄片組成的石墨紙擁有很多的孔,因而石墨紙顯得很脆,然而,經氧化得到功能化石墨烯,再由功能化石墨烯做成石墨紙則會異常堅固強韌。

石墨烯結構是什麼?

3樓:year奧利給

石墨烯結構是由碳六元環組成的兩維週期蜂窩狀點陣結構,它可以翹曲成零維的富勒烯,捲成一維的碳奈米管或者堆垛成三維的石墨,因此石墨烯是構成其他石墨材料的基本單元,石墨烯的基本結構單元為有機材料中最穩定的苯六元環,目前最理想的二維奈米材料。

石墨烯的內容石墨烯是一種以sp雜化連線的碳原子緊密堆積成單層二維蜂窩狀晶格結構的新材料,石墨烯是世上最薄也是最堅硬的奈米材料,它幾乎是完全透明的,只吸收百分之2點3的光,導熱系數高達5300w,高於碳奈米管和金剛石,常溫下其電子遷移率超過15000,又比奈米碳管或矽晶體高。

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展出更薄,導電速度更快的新一代電子元件或電晶體,由於石墨烯實質上是一種透明,良好的導體。

石墨烯的基本特性

4樓:覀覀覀瓜瓜瓜

石墨烯的基本特性是強度柔韌性、導熱導電、光學性質。

簡介:石墨烯是一種由碳原子以sp雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜,只有乙個碳原子厚度的二維材料。石墨烯一直被認為是假設性的結構,無法單獨穩定存在。

5樓:小夕陽丶

石墨烯具有完美的二維晶體結構,它的晶格是由六個碳原子圍成的六邊形,厚度為乙個原子層。碳原子之間由σ鍵連線,結合方式為sp2雜化,這些σ鍵賦予了石墨烯極其優異的力學性質和結構剛性。石墨烯的硬度比最好的鋼鐵強100倍,甚至還要超過鑽石。

在石墨烯中,每個碳原子都有乙個未成鍵的p電子,這些p電子可以在晶體中自由移動,且運動速度高達光速的1/300,賦予了石墨烯良好的導電性。石墨烯是新一代的透明導電材料,在可見光區,四層石墨烯的透過率與傳統的ito薄膜相當,在其它波段,四層石墨烯的透過率遠遠高於ito薄膜。

石墨烯是已知的世上最薄、最堅硬的奈米材料,它幾乎是完全透明的,只吸收的光;導熱系數高達5300w/m·k,高於碳奈米管和金剛石,常溫下其電子遷移率超過15000cm2/v·s,又比奈米碳管或矽晶體高,而電阻率只約10-6ω·cm,比銅或銀更低,為世上電阻率最小的材料。因其電阻率極低,電子遷移的速度極快,因此被期待可用來發展更薄、導電速度更快的新一代電子元件或電晶體。由於石墨烯實質上是一種透明、良好的導體,也適合用來製造透明觸控螢幕、光板、甚至是太陽能電池。

石墨烯的出現在科學界激起了巨大的波瀾。人們發現,石墨烯具有非同尋常的導電效能,超出鋼鐵數十倍的強度和極好的透光性,它的出現有望在現代電子科技領域引發一輪革命。在石墨烯中,電子能夠極為高效地遷移,而傳統的半導體和導體,例如矽和銅遠沒有石墨烯表現得好。

由於電子和原子的碰撞,傳統的半導體和導體用熱的形式釋放了一些能量,2013年一般的電腦晶元以這種方式浪費了72%-81%的電能,石墨烯則不同,它的電子能量不會被損耗,這使它具有了非比尋常的優良特性。

石墨烯獨特的效能與其電子能帶結構緊密相關。以獨立碳原子為基,將周圍碳原子產生的勢作為微擾,可以用矩陣的方法計算出石墨烯的能級分布。在狄拉克點(dirac point)附近,可得能量與波矢呈線性關係(類似於光子的色散關係),且在狄拉克點出現奇點(singularity)。

這意味著在費公尺麵附近,石墨烯中電子的有效質量為零,這也解釋了該材料獨特的電學等性質。

石墨烯有哪些特性

6樓:樂福之家地暖

石墨烯具有良好的強度、柔韌度、導電導熱等特性。它是目前為止導熱係數最高的材料,具有非常好的熱傳導效能,所以它被大量運用在全新的採暖行業。

和常規發熱膜一樣,石墨烯需要通電才能發熱,當在石墨烯發熱膜兩端電極通電的情況下,電熱膜中的碳分子在電阻中產生聲子、離子和電子,由產生的碳分子團之間相互摩擦、碰撞(也稱布朗運動)而產生熱能,熱能又通過控制遠紅外線以平面方式均勻地輻射出來。

石墨烯通電後,有效電熱能總轉換率達99%以上,同時加上特殊的超導性,保證發熱效能的穩定。但是與常規金屬絲發熱膜不同的地方在於,發熱穩定安全,而且散發出來的紅外線被稱為「生命光線」。

綜上所述,石墨烯材料良好的導電導熱效能非常適合應用於新型採暖行業,讓採暖過程更加舒適,便捷。

7樓:安德烈伊奇

聽說石墨烯可以降溫快一些,也耐高溫,聽說好像華為最**的手機就是利用石墨烯散熱的。總得來說的話,可以總結為石墨烯的傳導性好吧,

8樓:彌琛利

1、最薄的材料:單層石墨烯只有乙個碳原子的厚度,厚度大約為,相當於乙個頭發的20萬分之一,1公釐厚的石墨中有將近150萬層左右的石墨烯。

2、超大比表面積:理想的單層石墨烯的比表面積能夠達到2630m2/g,普通的活性炭的比表面積僅為1500m2/g。超大的比表面積使得石墨烯成為潛力巨大的儲能材料。

3、強導電性:石墨烯中的電子沒有質量,電子的運動速度超過了在其他金屬單體或是半導體中的運動速度,能夠達到光速的1/300,所以石墨烯擁有超強導電性。

石墨烯的結構。

9樓:石墨喜

石墨烯是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜,只有乙個碳原子厚度的二維材料。

石墨烯的特點與用途

10樓:網友

石墨烯是一種二維晶體,由碳原子以 sp2 雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳奈米材料。石墨烯具有優異的光學、電學、力學特性,在材料學、微納加工、能源、生物醫學和藥物傳遞等方面具有重要的應用前景,被認為是一種未來革命性的材料。

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