石墨烯的特性、制备及应用.ppt

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目录
1、
2、特性
3、制备方法
4、
1、简介
2010年10月5日,瑞典皇家科学院在斯德哥尔摩宣布,将2010年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学的两位科学家——安德烈・海姆和康斯坦丁・诺沃肖洛夫,以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究。
1、简介
2004年,两位科学家通过使用胶带反复剥离石墨的方法在绝缘基底上获得了单层或少层的石墨烯并研究其电学性能,发现其具有特殊的电子特性以及优异的电学、力学、热学和光学性能,从而掀起了石墨烯应用研究的热潮。
1、简介
石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化连接形成的单原子层二维晶体,其厚度为,碳原子规整的排列于蜂窝状点阵结构单元之中。电子显微镜下观测的石墨烯片,其碳原子间距仅纳米。
“二维结构”从想象到现实
1、简介
石墨烯可看作是其他维数碳质材料的基本构建模块,它可以被包成零维的富勒烯,卷成一维的碳纳米管或堆叠成三维的石墨。
2、特性
“最强性能”有许多
最薄最轻
载流子迁移率最高
电阻率最低
强度最大最坚硬
导热率最高
厚,比表面积为2630m2/g
室温下为20万cm2/Vs(硅的100倍)
约为10-6Ω•cm(比铜和银更低)
破坏强度:42N/m(结构钢的200倍)
3000~5000W/mK(硅的50倍)
2、特性
单层石墨烯的价带与导带相交于布里渊区的六个顶点,这些顶点就是狄拉克点。由此,我们发现石墨烯是一种特殊能带结构的零带隙半导体材料。
低电阻率
高迁移率
高迁移速度
半整数量子霍尔效应

石墨烯三维能带结构图

2008年,美国哥伦比亚大学两名华裔科学家韦小丁和李昌钴研究发现,石墨烯是至今测量过的强度最大的材料,比结构刚的强度要高200倍。
2013年,该研究团队发现即使是存在缺陷的石墨烯仍然是目前已知的强度最高的材料。完全由缝合晶界组成的石墨烯薄膜能保持超高强度,这是石墨烯在柔性电子和加强件等领域大量应用的关键。
2、特性

(1)石墨烯的导热率高达5300W·m-1·K-1,是铜的2倍和硅的50倍;
(2)单层石墨烯的导热率与片层宽带、缺陷密度和边缘粗糙度密切相关;
(3)石墨稀片层沿平面方向导热具有各向异性的特点;
(4)在室温以上,导热率随着温度的增加而逐渐减小。
2、特性