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材料学文献检索与写作结课论文
综述石墨烯的制备及潜在应用
摘要:石墨烯具有独特的二维结构(由一层密集的、包裹在蜂巢晶体点阵上的碳原子以sp2杂化连接而成的单原子层组成)和优异的电学、光学、热学和机械性能,倍受科研机构的大力关注,并迅速成为材料、化学、物理和工程领域的热
f点研究课题。这篇文章简述了石墨烯的基本性质;重点分析了制备石墨烯的几种不同方法,包括:机械剥离法、加热SiC法、石墨插层法、化学气相沉积法、溶剂热法等,并且评述了这几种方法的特点及存在的问题。并阐述了其未来的发展前景。关键词:石墨烯;石墨烯制备;综述;应用
引言2004年,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈海姆和康斯坦丁诺沃肖洛夫等通过机械分离法首次成功制备了名为石墨烯graphe
e,它是以sp2轨道杂化方式连接的C单原子按正六边形紧密排列成的蜂窝状的二维原子晶体结构。图1为石墨烯的结构示意图。他们的成果打破了在20世纪30年代,Peiers和La
dau认为由于热力学不稳定性而不可能存在这种二维晶体的传统理论。石墨烯作为碳家族的成员,与零维富勒烯、一维碳纳米管以及三维石墨之间的关系如图2所示。左侧为零维富勒烯巴基球、中间为将石墨烯卷起后成为碳纳米管、右边为石墨烯层的叠加成为三维石墨。
图1石墨烯的结构示意图图2石墨烯与富勒烯、碳纳米管、石墨的关系图石墨烯独特的二维结构使得它具备了许多特性,石墨烯的理论比表面积高达
2.6×103m2g,优异的导热性能3×103WmK,力学性能106×103GPa,杨氏模量为10TPa。在已知的材料中,石墨烯具有最高的强度130GPa,是钢的100多倍。石墨烯具有稳定的正六边形晶格结构使其具有优良的导电性,室温下的电子迁移率高达15×104cm2Vs,比目前使用的半导体材料锑化铟的最大迁移率高两倍,比商用硅片的最大迁移率高10倍。此外,石墨烯还具有很高的光透射率可达977、室温量子隧道效应、反常量子霍尔效应。因此
f自石墨烯第一次被成功制备以来,就成为了各国科学前沿领域中的研究热点。1石墨烯的基本性质石墨烯是单层原子厚度的石墨,具有二维蜂窝状网络结构。它能分解成零维
富勒烯,也能卷曲产生一维碳纳米管,亦能堆积产生三维石墨。独特的二维晶体结构使石墨烯具有优异的力、热、电学性能。
11力学性质石墨烯中各碳原子之间的连接非常柔韧,当施加外部机械力时,碳原子面就弯曲变形,从而使碳原子不必重新排列来适应外力,也可以保持结构稳定。美国哥伦比亚大学的物理学r
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