纳米石墨烯是什么
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基本特性
- 结构特性:纳米石墨烯的厚度通常在纳米尺度,其极端情况是单层石墨烯,即只有一个碳原子厚度的二维晶体材料。它具有超大的形状比(直径与厚度之比)。
- 物理性质:拥有优异的光学、电学、力学特性。它几乎是完全透明的,可见光透过率超过97%;具有极高的载流子迁移率,在室温下可达15000cm?/(V?s)以上,电子迁移速度极快;导热系数高达5300W/mK,是导热性能极佳的材料;它还是已知强度最高的物质之一,理论杨氏模量达1.0TPa,断裂强度为130GPa。
制备方法
- 机械剥离法:通过机械力从石墨中剥离出单层或多层石墨烯。
- 氧化还原法:先将石墨氧化,再还原得到石墨烯。
- 化学气相沉积法(CVD):在金属基底上通过化学反应沉积石墨烯薄膜,是目前制备大面积石墨烯的常用方法。
- 取向附生法:在特定衬底上外延生长石墨烯。
- 碳化硅外延法:在碳化硅表面通过高温加热使其分解,形成石墨烯层。
应用领域
- 导电与导热材料:可用于制造导电线路、热界面材料等,在电子工业中发挥重要作用。
- 复合材料增强:与塑料、金属等材料复合,提高材料的强度、韧性、耐热性、导电性等,广泛应用于汽车、航空航天等领域。
- 传感器:利用其优异的电学和化学性质,制作高灵敏度的传感器。
- 柔性显示屏:因其良好的导电性和透明性,可用于制造柔性显示屏等电子产品。
- 新能源电池:在电池电极材料中添加纳米石墨烯,可提高电池的充放电性能和循环寿命。
- 生物医学:在药物传递、生物成像等方面具有潜在应用价值。
注意事项
- 在加工过程中,纳米石墨烯可能产生粉尘,对眼睛、呼吸道等造成刺激,需做好防护措施。
- 其具有一定的导电性,可能引发火灾和爆炸,要注意使用防静电设备,保持加工区域干燥。
- 加工过程中产生的废物和废气需妥善处理,保护环境。
纳米石墨烯作为一种新型纳米材料,以其独特的性能和广泛的应用前景,正逐渐改变着众多领域的传统技术和产品。随着制备技术的不断进步和应用研究的深入,相信纳米石墨烯将在未来发挥更加重要的作用,为人类社会带来更多的科技创新和发展机遇。