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石墨烯是什么材料

时间:2021-08-30 17:12:06 来源:网络 点击:

石墨烯是什么材料

  石墨烯是什么材料,石墨烯被认为是一种未来革命性的材料。石墨烯是由单层碳原子排列成六边形晶格的一种异形体(形式)。它是碳的许多其他异形体的基本结构元素,如石墨、钻石、碳、碳纳米管和富勒烯。石墨烯对于各种各样的领域来说都是革命性的。

  1、石墨烯是已知强度最高的材料之一,同时还具有很好的韧性,且可以弯曲,石墨烯的理论杨氏模量达1.0TPa,固有的拉伸强度为130GPa。

  而利用氢等离子改性的还原石墨烯也具有非常好的强度,平均模量可大0.25TPa。由石墨烯薄片组成的石墨纸拥有很多的孔,因而石墨纸显得很脆,然而,经氧化得到功能化石墨烯,再由功能化石墨烯做成石墨纸则会异常坚固强韧。

  2、石墨烯具有非常好的热传导性能。纯的无缺陷的单层石墨烯的导热系数高达5300W/mK,是目前为止导热系数最高的碳材料,高于单壁碳纳米管(3500W/mK)和多壁碳纳米管(3000W/mK)。

  当它作为载体时,导热系数也可达600W/mK。 此外,石墨烯的弹道热导率可以使单位圆周和长度的碳纳米管的弹道热导率的下限下移

  3、石墨烯的结构非常稳定,碳碳键仅为1.42。石墨烯内部的碳原子之间的连接很柔韧,当施加外力于石墨烯时,碳原子面会弯曲变形,使得碳原子不必重新排列来适应外力,从而保持结构稳定。这种稳定的晶格结构使石墨烯具有优秀的导热性。

  另外,石墨烯中的电子在轨道中移动时,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,石墨烯内部电子受到的干扰也非常小。 同时,石墨烯有芳香性,具有芳烃的性质。

  石墨烯有许多不同寻常的性质,它能有效地传导热量和电,它的导电性也非常高,而且几乎是透明的。它不仅具有令人难以置信的物理特性,还被广泛引用为每一重量基础上创造的最坚固的材料。例如,石墨烯在原子小的情况下,可以使处理器中的晶体管更加紧密地封装,并允许许多电子行业向前迈进一大步。

  石墨烯令人难以置信的物理特性实际上在各种思想实验中被应用。如果它能在至少一米长的线程中被制造出来,一些科学家相信这些石墨烯可以被编织在一起,从而使它既足够坚固又足够柔韧,可以成为太空电梯的支柱。这种单一的柔性,编织的碳将从地球表面延伸到地球同步轨道之外。如果石墨烯制造能够自己发展起来的话,这类科幻发明将成为可能。

  在生物工程领域,科学家们希望利用石墨烯的小尺寸来穿透细胞壁,这可能会使研究人员选择一个分子。石墨烯还可用于制造一种超细、反生物的水过滤器,用于快速过滤潜在危险的饮用水。它可以简单地让设计和建筑规模比以往任何时候都小,石墨烯的低电阻可以使太阳能电池板技术更加节能,但光子中所含的能量不足以激活石墨烯晶体管。由于石墨烯缺乏耐药性,而且它的填充能力如此之强,能够很快地大幅提高能源产量,因此石墨烯与污染物的“掺杂”增加其吸收能力一直是研究的主要来源。然而,就像所有的石墨烯一样,我们将不得不拭目以待

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