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不会因晶格缺陷或引入外来原子而发生散射。由于原子间作用力十分强,在常温下,即使周围碳原子发生挤撞,石墨烯中电子受到的干扰也非常小。石墨烯最大的特性是其中电子的运动速度达到了光速的1/300,远远超过了电子在一般导体中的运动速度。这使得石墨烯中的电子或更准确地,应称为“载荷子”性质和相对论性的中微子非常相似。石墨烯可以吸收大约23%的可见光,而这正是石墨烯中载荷子相对论性的体现。
33机械特性
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石墨烯是人类已知强度最高的物质上比钻石还坚硬,强度比世界上最好的钢铁还要高上100倍。哥伦比亚大学的物理学家对石墨烯的机械特性进行了全面的研究。在试验过程中,他们选取了一些之间粒径为1020微米的石墨烯微粒作为研究对象。研究人员先是将这些石墨烯样品放在了一个表面被钻有小孔的晶体薄板上,这些孔的直径在115微米之间。之后,他们用金刚石制成的探针对这些放置在小孔上的石墨烯施加压力,以测试它们的承受能力。结果发现,在石墨烯样品微粒开始碎裂前,它们每100纳米距离上可承受的最大压力居然达到了大约29微牛。这一结果相当于要施加55牛顿的压力才能使1米长的石墨烯断裂。换句话说,如果用石墨烯制成包装袋,那么它将能承受大约两吨重的物品。
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电子的相互作用
石墨烯的晶体结构的完整性,保证了电子能在石墨烯平面上畅通无阻的迁移,其迁移速率为传统半导体硅材料的数十至上百倍。这一优势使得石墨烯很有可能取代硅成为下一代超高频率晶体管的基础材料,可广泛应用于高性能集成电路和新型纳米电子器件中。目前,科学家们已经研制出了石墨烯晶体管的原型,并.且乐观地预计不久就会出现全由石墨烯构成的全碳电路,并能广泛应用于人们的日常生活中。
此外,二维石墨烯材料中的电子行为与三维材料截然不同,无法用传统的量子力学加以解释,而必须运用更为复杂的相对论量子力学来阐释。因此,石墨烯为相对论量子力学的研究提供了很好的平台,而在这之前,科学家们只能在高能宇宙射线或高能加速器中对该理论进行验证,如今终于可以在普通环境下轻松开展研究了。
4、石墨烯的应用前景
地球上很容易找到石墨原料,将拥有众多令人神往的发展前景。例如,石墨烯作为目前已知的力学强度最高的材料,并有可能作为添加剂广泛应用于新型高强度复合材料之中;石墨烯良好的导电性及其对光的高透过性又让它在透明导电薄膜的应用中独具优势,而这类薄膜在液晶显示以及太阳能电池等领域的r
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