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详解石墨烯的结构与性质

时间:2013-09-03 09:34:00 来源:网络 点击:

  详解石墨烯的结构与性质

  石墨烯是一种由碳原子经SP2电子杂化轨道形成的,是碳元素的一种同素异形体,是碳原子六边形结构组成的二维单层石墨层材料。它可以翘曲成零维的富勒烯,卷成一堆碳纳米管或者堆垛成三维石墨,它是众多碳质材料的最基本单元。

  Tips:碳纳米管,又名巴基管,是一种具有特殊结构,径向尺寸为纳米量级,轴向尺寸为微米量级,管子两端基本上都封口的一维量子材料。

  如果对石墨烯有更深入的了解,人们就有可能依据自己的意愿定向制作某种碳质材料。石墨烯的外观并不是平滑如镜的,在微观上它的表面呈现出一种粗糙性,表面的起伏如同波浪一般。关于这种粗糙性的由来,科学家们猜测这可能是衬底与石墨烯相互作用导致的。

  完美的石墨烯结构是二维的,并且只包括六边形结构,可以将其看作是一层被剥离的石墨分子。我们知道碳原子的原子数量是6,在电子轨道的排列中,P轨道上没有排满。在石墨烯结构中,碳原子的连接方式是苯环状六边形连接,所以每个碳原子在连接之后会剩下一个P电子,能够在晶体中自由移动,赋予石墨烯良好的导电性。

  Tips:物体传导电流的能力叫做导电性。各种金属的导电性各不相同,通常银的导电性最好,其次是铜和金。

  石墨烯有单双多层之分,其中,单层石墨烯厚底为0.334纳米,约为人体头发的十万分之一,而石墨烯的性能也与其层数密切相关。

  石墨烯的结构十分稳定,是平面六边形结构。石墨烯内部的碳原子之间的连接十分柔韧,当外力施加在石墨烯上,其碳原子面会弯曲变形,以极其柔韧的身姿来承接外力,使内部的碳原子不必重新排列来抵抗外力的入侵,从而保持结构稳定。这种稳定的结构使石墨烯具有良好的导热性。

  Tips:导热硅脂具有高导热率,极佳的导热性,良好的电绝缘性,只针对绝缘导热硅脂,较宽的使用温度,很好的使用稳定性,较低的稠度和良好的施工性能。

  另外石墨烯中的电子在sp2轨道中移动时,不会因晶格缺陷或引入外来原子而发生不必要的散射。由于石墨烯的原子间作用力十分强大,即使周围碳原子发生挤撞,石墨烯内部电子受到的干扰也非常小,可以应用在各种高新技术领域。

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