石墨烯的性质研究论文好写吗

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石墨烯是碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料,厚度仅为头发的20万分之一,是构建其它维数碳质材料（如零维富勒烯、一维纳米碳管、三维石墨）的基本单元,具有极好的结晶性及电学质量.石墨烯是零带隙半导体,具备独特的载流子特性和优异的电学质量.石墨烯独特的电子结构为粒子物理中难以观察到的相对论量子电动力学效应的验证提供了便捷的手段.另外,弯曲石墨烯的量子电动力学现象研究可能有助于解决某些宇宙学问题.在纳电子器件方面,石墨烯的可能应用包括：电子工程领域极具吸引力的室温弹道场效应管；进一步减小器件开关时间,THz超高频率的操作响应特性；探索单电子器件；在同一片石墨烯上集成整个电路.其它潜在应用包括：复合材料；作为电池电极材料以提高电池效率、储氢材料领域、场发射材料、量子计算机以及超灵敏传感器等领域

石墨是由一层层蜂窝状有序排列的平面碳原子构成的晶体。当把石墨片通过物理或化学方法剥成单层之后，这种只有一个单原子层的石墨薄片称为单碳层石墨烯。

主要的物理方法有：机械剥离法、液相或气相直接剥离法；化学方法有：表面析出生长法、氧化石墨还原法、化学气相沉积法、化学合成法。不要看石墨烯薄，它的硬度甚至比钢铁要高几百倍！

因为薄，所以石墨烯具有良好的透光性，以肉眼来看，完全可以说它是透明的。同时，由于石墨烯具有良好的强度、柔韧度、导电导热性能，为复合材料、纺织领域、电子信息、节能环保、生物医药、化工、航空航天等很多领域带来了巨大的改变。

但是，并不是只有单层石墨烯才叫石墨烯。按层数：它可分为单层石墨烯、双层石墨烯、少层石墨烯和多层石墨烯。按被功能化形式：它可分为氧化石墨烯、氢化石墨烯、氟化石墨烯等。按外在形态：它可分为片、膜、量子点、纳米带或三维状石墨烯等。

石墨烯是目前为止导热系数最高的材料，具有非常好的热传导性能，所以它被大量运用在全新的采暖行业。和常规发热膜一样，石墨烯需要通电才能发热，当在石墨烯发热膜两端电极通电的情况下，电热膜中的碳分子在电阻中产生声子、离子和电子，由产生的碳分子团之间相互摩擦、碰撞(也称布朗运动)而产生热能，热能又通过控制远红外线以平面方式均匀地辐射出来。

石墨烯通电后，有效电热能总转换率达99%以上，同时加上特殊的超导性，保证发热性能的稳定。但是与常规金属丝发热膜不同的地方在于，发热稳定安全，而且散发出来的红外线被称为“生命光线”。

综上所述，石墨烯材料良好的导电导热性能非常适合应用于新型采暖行业，让采暖过程更加舒适，便捷。

1-石墨烯的结构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，碳原子规整的排列于蜂窝状点阵结构单元之中。每个碳原子除了以σ 键与其他三个碳原子相连之外，剩余的π电子与其他碳原子的π电子形成离域大π键，电子可在此区域内自由移动，从而使石墨烯具有优异的导电性能。同时，这种紧密堆积的蜂窝状结构也是构造其他碳材料的基本单元，单原子层的石墨烯可以包裹形成零维的富勒烯，单层或者多层的石墨烯可以卷曲形成单壁或者多壁的碳纳米管。由于二维晶体在热力学上的不稳定性，所以不管是以自由状态存在或是沉积在基底上的石墨烯都不是完全平整，而是在表面存在本征的微观尺度的褶皱。这种微观褶皱在横向上的尺度在8-10nm范围内，纵向尺度大概为。这种三维的变化可引起静电的产生，所以使石墨烯单层容易聚集。同时，褶皱大小不同，石墨烯所表现出来的电学及光学性质也不同。除了表面褶皱之外，在实际中石墨烯也不是完美存在的，而是会有各种形式的缺陷，包括形貌上的缺陷（如五元环，七元环等）、空洞、边缘、裂纹、杂原子等。这些缺陷会影响石墨烯的本征性能，如电学性能、力学性能等。但是通过一些人为的方法，如高能射线照射，化学处理等引入缺陷，却能有意的改变石墨烯的本征性能，从而制备出不同性能要求的石墨烯器件。2-石墨烯的性质石墨烯独特的单原子层结构，决定了其拥有许多优异的物理性质。如前所述，石墨烯中的每个碳原子都有一个未成键的π电子，这些电子可形成与平面垂直的π轨道，π电子可在这种长程π轨道中自由移动，从而赋予了石墨烯出色的导电性能。研究表明室温下载流子在石墨烯中的迁移率可达到15000cm2/()，相当于光速的1/300，在特定条件下，如液氦的温度下，更是可以达到25000cm2/()，远远超过其他半导体材料，并且电子在晶格中的移动是无障碍的，不会发生散射，使其具有优良的电子传输性质。同时，石墨烯独特的电子结构还使其表现出许多奇特的电学性质，比如室温量子霍尔效应等。由于石墨烯中的每个碳原子均与相邻的三个碳原子结合成很强的σ键，因此石墨烯同样表现出优异的力学性能。据哥伦比亚大学科学家利用原子力显微镜直接测试单层石墨烯的力学性能，发现石墨烯的杨氏模量约为1100GPa，断裂强度更是达到了130GPa，比最好的钢铁还要高100倍。石墨烯同样是一种优良的热导体。因为在未掺杂石墨中载流子密度较低，因此石墨烯的传热主要是靠声子的传递，而电子运动对石墨烯的导热可以忽略不计。其导热系数高达5000W/()，优于碳纳米管，更是比一些常见金属，如金银铜等高10倍以上。除了优异的传导性能及力学性能外，石墨烯还具有一些其他新奇的性质。由于石墨烯边缘及缺陷处有孤对电子，石墨烯具有铁磁性等磁性能。石墨烯单原子层的特殊结构，使石墨烯的理论比表面积高达2630m2/g。石墨烯也具备独特的光学性能，单层石墨烯在可见光区的透过率达97%以上。这些特性使得石墨烯成为最具潜力最引人畅想的材料，可以在纳米器件、传感器、储氢材料、复合材料、场发射材料等重要领域有着广泛的应用前景。