实现对石墨烯电子结构的调变。因而石墨烯是未来的半导体材料理想的替代品极有可能替代硅以推动微电子技术继续向前发展。
4优良的力学性能。石墨烯片层中的每个碳原子与其它三个碳原子通过
sp2杂化轨道相互重叠形成CCσ相连这使石墨烯具有优良的力学性能而其内部碳原子间的连接柔软当有外力施加于石墨烯表面时CC发生旋转而不断裂石墨烯平面发生弯曲变形适应外力保持其结构稳定性。Lee等运用原子力显微镜纳米压痕技术测试了独立支撑的多层石墨烯的力学性能研究发现石墨烯的断裂强度为42Nm而超窄石墨烯薄带的杨氏模量约为7TPa是目前已知的最牢固
的材料。
5特殊的热力学性能。石墨烯具有优异的导热性能室温下的热导率约为
5×103WmK是相同条件下铜的10倍多。
f6良好的化学稳定性。石墨烯具有面内的CCσ键以及面外的π电子所以其具有很高的结构稳定性以及化学稳定性。另一方面石墨烯可通过适当的化学官能团修饰而具有丰富的化学活性。化学氧化还原法制备石墨烯的中间产物氧化石墨烯由于表面具有丰富含氧官能团而具有极高的化学活性。此外石墨烯本身的空穴、拓扑缺陷和边缘可以进行硼、氮、硫等元素的p型或
掺杂进而改变其电子能带结构及化学活性。
二、石墨烯基复合材料
纯石墨烯是一种疏水材料并且在大多数溶剂中的溶解性质不好。然而若想获得石墨烯复合材料首要工作就是提高石墨烯的溶解性。为了改善石墨烯的溶解性研究人员通过化学修饰、共价及非共价功能化修饰等手段将多种功能化基团吸附到了石墨烯的碳骨架结构。
如若不使用分散剂直接将疏水的石墨烯片层结构分散在水中是不可能的。由于含氧基团的存在通过使用水合肼对石墨烯氧化物进行还原等步骤化学还原的石墨烯在水中可以形成均相悬浮溶液。然而由这种方法得到的石墨烯在水中的溶解性十分有限。
对石墨烯表面进行功能化修饰一方面可以使石墨烯在水溶液中稳定的分散另一方面还能使石墨烯表面具有功能化的基团便于后期的复合。目前主要的修饰方法有两种一种为共价功能化修饰另一种为非共价功能化修饰。石墨烯的共价功能化修饰涉及到功能性分子与含氧基团比如羧基、羟基等在石墨烯表面的反应。共价键功能化通过控制其它反应物与石墨烯形成稳定的共价键而赋予其许多优异的性质但是也会不可避免的破坏石墨烯原有的结构特征使其本征性能受到不同程度的影响。
非共价键功能化由于在满足提高石墨烯分散性能的前提下对其结构破坏程度相对微弱因而能较好的保持石墨烯的固有性能有关这方面r