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認識石墨烯

石墨烯，一種新型二維碳材料，起步于好奇心驅動的基礎研究（2010年諾貝爾物理學獎），有望促進材料、能源和電子信息的協同發展。石墨烯，集合優異的柔韌性、導熱、導電、光學、光電和化學穩定性于一身，具有潛在的廣泛應用前景。但是單層本征石墨烯的制備并不容易，規模化的制備目前只能接近本征石墨烯的形式。機械方法分為機械剝離法、取向附生法、外延生長法、碳納米管剪切法等，我們對機械剝離法和取向附生法做一簡單的介紹。石墨烯的實際應用與其制備方法和技術發展是密不可分的。目前，盡管國內外有不少企業從事石墨烯的制備技術開發，但是與石墨烯規模實質應用的要求還有不小的距離，一是石墨烯的性價比不夠高，二是與下游應用的技術銜接與兼容有待研發。

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石墨烯的獨特性能

石墨烯獨特的性能與其電子能帶結構緊密相關。

以獨立碳原子為基，將周圍碳原子產生的勢作為微擾，可以用矩陣的方法計算出石墨烯的能級分布。在狄拉克點附近展開，可得能量與波矢呈線性關系（類似于光子的色散關系），且在狄拉克點出現奇點。空化作用——在一些情況下，超聲效應的產生則要與空化機制相聯系，聲空化是指在聲波作用下，存在于液體中的微小氣泡（空穴）所發生的一系列動力學過程：振蕩、擴大、收縮乃至崩潰。這意味著在費米面附近，石墨烯中電子的有效質量為零，這也解釋了該材料獨特的電學等性質。

石墨烯幾乎是完全透明的，只吸收2.3%的光。另一方面，它非常致密，即使是i小的氣體分子（氦氣）也無法穿透。這些特征使得它非常適合作為透明電子產品的原料，如透明的觸摸顯示屏、發光板和太陽能電池板。05MP）后輸入到氣體供（混）氣系統，再通過流量計調節每一組分的體積流量，輸出預定比例關系的混合氣體，達到實驗所需的氣氛。作為目前發現的薄、強度i大、導電導熱性能強的一種新型納米材料，石墨烯被稱為“黑金”，是“新材料之i王”。

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石墨烯“材料”

石墨烯 Graphene 是一種由碳原子以 sp2 雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的單層二維碳納米材料，這種穩定二維蜂巢狀晶格結構賦予了石墨烯力學、光學、電學和微觀性質等極為優異的性能，被稱為“材料”。石墨烯是碳的各種形態中的基本結構，可以從石墨烯成功制備出如富勒烯、碳納米管，彈道晶體管等其他碳素新材料，石墨烯也因此被稱為“碳材料”。單層石墨烯屬于二維晶體，由于二維晶體具有熱力學不穩定性，所以其附帶褶皺（褶皺是二維石墨烯存在的必要條件）。在正常情況下，透明度和電導率相互排斥，除了一些化合物，如銦錫氧化物(ITO)。

一般認為石墨烯是一種拓撲絕緣體，內部絕緣、表面導電，是一種不同于導體和絕緣體的新的凝聚態。

石墨礦怎樣來提煉石墨烯技術

方法一：石墨層片之間有較弱范德華力結合，簡單施加外力即可將石墨烯“撕拉”下來。蓋姆就是用這種方法。

方法二：將石墨表面在另一個固體表面上摩擦，使石墨烯層片附著在固體表面上，但尺寸不宜控制，此方法操作簡單，但產量極低。

方法三：機械剝離法，現在一般的企業的石墨烯粉體制備都是用這種方法

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工作原理

兩種（或多種）氣體，由氣體鋼瓶經減壓閥減壓（所需壓力≤0.05MP）后輸入到氣體供（混）氣系統，再通過流量計調節每一組分的體積流量，輸出預定比例關系的混合氣體，達到實驗所需的氣氛。嚴禁氫氣和氧氣同時供氣，保證安全。

將供（混）氣系統進口的連接頭接到15Mp的供氣鋼瓶減壓閥上，選擇連接好兩種或多種氣體，按順序開啟供氣鋼瓶上的閥門、供（混）氣系統上對應的截止閥及流量計旋鈕，再旋轉減壓閥旋鈕增大氣體壓力，調節氣體流量，輸出所需要的壓力和流量。

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微波法制備石墨烯

石墨烯( Gr) 是一種由sp2 雜化的碳原子以六方形格子的形式成鍵形成的新型二維( 2D) 碳納米材料。由于其π電子超共軛效應和特殊的結構，使其具有優異的電學與光學性i能、力學性能、熱傳導性能、極高的電荷載流子遷移率、出色的機械強度和柔韌性以及大的比表面積。G微波法制備石墨烯時，前驅體吸收微波，微波能量通過石墨化結構中π電子的移動轉化為熱能，將前驅體中的含氧官能團以及摻雜的物質快速分解成CO2和H2O 氣體。當這些氣體產生的壓力超過片層間的范德華力時，石墨層之間剝離開，從而得到石墨烯。超聲控制系統支持擴展，可滿足千噸級石墨烯線的自動化生產及操作。該法不僅剝離效果較好，而且制備過程避免了使用化學還原劑，是一種非常有前景的綠色制備方法。