奇跡投機了解熱石墨烯到底是什么

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花在世界各地，為了科學，這一說法是非常正確的。花、一滴水，甚至一?；覊m的奧秘并不比我們所看到的世界簡單得多。如果我們更進一步，在花中，科學家可以看到整個有機物質的世界和生命的基礎——碳和碳。

空氣中的碳是二氧化碳；水中的碳是碳酸鹽；石灰石中的碳是碳酸鹽；花中的碳是氨基酸、DNA、糖、淀粉、纖維素……它是宇宙中最豐富的元素之一，也是地球上有機和生物的化學基礎。碳是神奇的。當與不同的化學元素結合時，它有無數(shù)的化身，創(chuàng)造了整個世界。

然而，碳是可以接近的。古畫字畫中的松煙和墨水；冬天取暖用的煤和木炭；去除異味和凈化空氣的活性炭；甚至美女脖子上的鉆石和兒童手上的鉛筆芯都是碳！如果我們說一朵花中的各種碳都是碳化合物和聚合物，以及碳的規(guī)律，那么這些常見的碳都是簡單的碳，也稱為碳同位素，就像碳的孩子一樣。由于碳的排列不同，這些碳族的兄弟和親戚在外觀和氣質上都有很大的差別。碳原子或它們建造房屋的方式（結構）。

煤、炭等，碳原子排列紊亂，稱為無定形碳，而鉆石（鉆石）和石墨則是碳的結晶，碳原子排列整齊。他們屬于在操場上穿著整齊、統(tǒng)一的孩子，深受老師的喜愛。

但是這些好娃娃有很好的個性，比如石墨，是一個由碳原子結合形成平面結構的六邊形，層層疊加在一起，由于分子間作用力很弱（范德華力），所以很容易在兩層之間平行滑動，這就是為什么石墨可以被用作鉛筆芯，寫SMO的原因。金剛石或金剛石是由碳原子四面體鍵合而成的三維致密網絡結構。它屬于立方晶系，密度遠高于石墨，因此石墨是最軟的材料之一，而金剛石是最硬的天然材料。在工業(yè)上可用于切割、鉆孔和研磨。

如果我們進一步深入到納米世界，到了電子顯微鏡所能看到的范圍的盡頭，我們的碳兄弟會更加迷你可愛，更加迷人。在這里，我們好奇的目光是富勒烯（足球烯烴），如小足球，碳納米管如絲線和石墨烯般薄的翅膀。特別是在發(fā)現(xiàn)了GR之后。阿芬，所謂的簡單之道，這些碳兄弟可以建立在石墨烯的基礎上。石墨烯卷曲成管狀，即碳納米管；石墨烯被適當?shù)厍懈畈⑶蚧筛焕障蝗绻┍粚訉佣逊e，石墨烯就是石墨。

石墨烯是由單層碳原子組成的一種二維晶體，單層碳原子的厚度就是一個碳原子的厚度。一個直徑只有0.335納米的碳原子。你知道，一納米是一米的十億分之一，相當于人類頭發(fā)直徑的千分之一。石墨的ER含有300多萬層石墨烯！什么比石墨烯的厚度還要薄

在這個尺度上，石墨烯不再像它在宏觀世界中的兄弟石墨那樣柔軟光滑，它對可見光的吸收只有2.3%，這是完全透明的，它像什么都沒有一樣輕。如果石墨烯能制成1平方米的網，那么網的質量就不到1毫克。但它的硬度足以在1毫克內攜帶一公斤貓。它的密度如此之大，即使是最小的氣體分子氦也無法穿透。與最好的鋼相比，它的強度高出200倍以上。它還可以自由伸展，并且可以在一個小時內保持穩(wěn)定。作為自身尺寸的20%延伸率，其導電率高于已知的最低電阻率銀，其導熱率約為室溫下銅的10倍。

如此神奇的素材，像一個睡美人，在我們身邊睡了幾千年，直到2004年才顯露出它的真面目，并為人們所熟知，然而她的發(fā)現(xiàn)卻讓人們發(fā)笑。其實是撕膠帶：石墨片在普通的3M膠帶上一層一層地反復黏著剝開，最后得到石墨烯，在電子顯微鏡下可以看到香味，同樣的，你甚至可以從鉛筆芯中得到石墨烯的碎片。在紙上的淺鉛筆印中，實際上是一層石墨烯的堆積，石墨烯的發(fā)現(xiàn)確實震驚了學術界，比如窺視漢代女性的妝，看到一種真正神秘而不可預知的美，以前，大多數(shù)物理學家認為，沒有一種完美的二維晶體能夠穩(wěn)定地存在于非絕對零度（絕對零度-273.15度）。然而，作為單層石墨烯的二維晶體形式，它是在室溫實驗中制備的！

由于2004年成功分離并證明了石墨烯的穩(wěn)定性，以及發(fā)現(xiàn)了它的量子霍爾效應（見下文），曼徹斯特大學的兩位科學家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃塞洛夫于2010年獲得了諾貝爾物理學獎。

量子霍爾效應是指抑制電子隨機運行，使其服從排隊，限制一側的流動，從而避免了電流傳輸中的能量損失現(xiàn)象，這意味著如果在主機中使用石墨烯，它可以使主機達到ipad的大小，使主機的容量達到t。他iPad幾噸甚至幾十噸，因此，仿佛一扇新的門被打開了，人們可以看到一個光彩奪目的未來世界。在接下來的幾年里，石墨烯的基礎和應用研究呈指數(shù)級增長。作為一種新型的納米碳材料，她的魔力吸引了人們的注意，同時也刺激了人們的注意力。D人們無限的想象力和創(chuàng)造力。即使在2015年，華為也對英國進行了國事訪問，并對曼徹斯特大學石墨烯研究所進行了特別訪問。隨后，華為與研究所就石墨烯項目簽署了合作協(xié)議。

人們對石墨烯充滿了期待。除了它在制造超微型晶體管和超級計算機方面的潛在應用之外，它的運行速度比目前使用的硅基芯片快數(shù)百倍，而且具有超容量。基于石墨烯的各種特性，它也有望用于電子產品中，以制造柔韌靈活的透明觸摸屏或耐磨設備。

石墨烯作為功能添加劑，可用于超級電容器、鋰電池、航空航天、電動汽車等領域，以滿足快速充電和長續(xù)航能力的要求，可用于復合材料和防腐涂料中，以獲得更好的強度、韌性和防腐性能，也可用于能源領域。火炬、發(fā)光板、太陽能板等。

在環(huán)保、節(jié)能、通訊、醫(yī)藥等領域，人們充滿了想象和期待，如果能夠實現(xiàn)石墨烯的大規(guī)模生產和應用，石墨烯必將在許多方面改變我們的生活。

然而，石墨烯的未來是光明的，道路是曲折的，在大規(guī)模生產和應用中，石墨烯面臨著現(xiàn)實困難。

一方面，石墨烯的生產，從工業(yè)化的角度來看，要獲得可用于實際應用的石墨烯，撕裂膠帶顯然是一個白癡，目前已開發(fā)出不同的石墨烯生產方法，如化學氣相沉積法（CDV）、化學氧化還原法（GO /RGO）、液體ph但是，這些方法在石墨烯產品的規(guī)模、生產成本、工藝要求、收率、純度和結構完整性等方面都不完善，理論上石墨烯的奇異性是基于其在納米尺度上完美的二維晶體形態(tài)。邊緣或內部結構點的任何缺陷和層厚的疊加都會大大降低其應用性能，甚至沒有應用價值。

另一方面，它是石墨烯的應用，主要是指如何將其加入到各種配方中，以實現(xiàn)在基體材料中穩(wěn)定均勻的分散，對于納米材料，即使在3到10層之間有幾層石墨烯，其超大比表面積（單位質量物體的表面積）也相當于本質上是超高能系統(tǒng)。納米顆粒之間的相互作用使?jié)舛葹?%-5%的石墨烯漿料凍結后凝固，無論是在基體樹脂中加入石墨烯粉末還是漿料，如何均勻分散，避免因團聚而使石墨烯重疊到石墨狀態(tài)，以及如何在生產中保持批次穩(wěn)定性，都是瓶頸。

目前，我國已有100噸、500噸甚至1000噸的石墨烯粉末或泥漿生產線，但據(jù)估計，大部分仍屬于較低檔次、較便宜的氧化石墨烯納米顆?；蛏倭康氖?，主要用作重防腐層的添加劑。是鋰電池、動力電池等的導電劑，近兩年來，高純石墨烯（薄膜）的大規(guī)模生產信息也陸續(xù)發(fā)布。然而，隨著這種石墨烯產品的不斷發(fā)展，人們仍然需要冷靜、耐心地等待。

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