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廣州福滔微波設備有限公司——石墨烯干燥機設備

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。尤其是“十二五”期間，我國石墨烯材料及應用在技術研發、生產工藝等方面取得了重要突破，各領域應用效果逐步顯現，石墨烯產業化步伐明顯加快。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。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。在這個過程中，熱從材料內部產生而不是從外部吸收熱源，自身整體同時升溫，熱能利用率高，材料整體溫度梯度很小，區別于其他常規加熱方式。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。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。所謂的石墨烯電池是利用鋰離子在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運動的特性，開發出的一種新能源電池。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。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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石墨烯制備行業的出現

有了一定的制備方法，相應的制備設備也需要同步發展。采用PLC程序控制，觸摸屏操作，可實現自動化控制，操作簡單可靠。前幾年，國內高校、科研機構實驗室以及少數企業中使用的石墨烯制備設備絕大部分為自行組裝。由于缺乏的設備制造經驗，自行組裝的石墨烯制備設備在性能、穩定性等方面存在一定的缺陷，且參數調試往往需要較長時間摸索，才能制備出符合要求的石墨烯。近年來，的石墨烯制備設備生產企業開始出現，以良好的產品性能和較高的獲得了用戶的認可，產品銷量快速增長，石墨烯設備制備行業開始逐步成型。

碳纖維與石墨烯的區別

簡單來講，碳纖維和石墨稀互為同素異形體 兩者是都由碳原子構成的單質，但碳原子的排列方式不同 碳纖維 （carbon fibre），顧名思義，它不僅具有碳材料的固有本征特性，又兼具紡織纖維的柔軟可加工性，是新一代增強纖維。石墨烯特點石墨烯具有高導電、導熱性、高韌度、高強度、超大比表面積等特點，易制作成大面積連續薄膜，也可在樹脂、橡膠、金屬等材料中添加使用，起到導熱、導電、防腐蝕、耐磨、增韌等作用。與傳統的玻璃纖維(GF)相比，楊氏模量是其3 倍多；它與凱芙拉纖維(KF-49)相比，不僅楊氏模量是其2倍左右，而且在有機i溶劑、酸、堿中不溶不脹，耐蝕性出類拔萃。有學者在1981年將PAN基CF浸泡在強堿NaOH 溶液中，時間已過去20多年，它至今仍保持纖維形態。 石墨烯（Graphene）是一種由碳原子以sp2雜化方式形成的蜂窩狀平面薄膜，是一種只有一個原子層厚度的準二維材料，所以又叫做單原子層石墨。它的厚度大約為0.335nm，根據制備方式的不同而存在不同的起伏，通常在垂直方向的高度大約1nm左右，水平方向寬度大約10nm到25nm，是除金剛石以外所有碳晶體（零維富勒烯，一維碳納米管，三維體向石墨）的基本結構單元。

廣州福滔微波設備有限公司主要從事干燥設備。歡迎聯系我司了解：石墨烯制備設備、微波石墨烯爆裂設備、石墨烯膨化、石墨烯生產設備、單層石墨烯生產線等。

微機械剝離法　　

石墨烯首先由微機械剝離法制得。容易產生聚集，使其難溶于水及常用的有機i溶劑，這給石墨烯的進一步研究和應用造成了極大的困難。微機械剝離法即是用透明膠帶將高定向熱解石墨片按壓到其他表面上進行多次剝離，終得到單層或數層的石墨烯。2004年，Geim，Novoselov等就是通過此方法在世界上首i次得到了單層石墨烯，證明了二維晶體結構在常溫下是可以存在的。　　微機械剝離方法操作簡單、制作樣本質量高，是當前制取單層石墨烯的主要方法。但其可控性較差，制得的石墨烯尺寸較小且存在很大的不確定性，同時效率低，成本高，不適合大規模生產。

外延生長法　　

外延生長方法包括碳化硅外延生長法和金屬催化外延生長法。2、微波是熱還原的一種，只有高溫，并沒有經過化學還原對石墨烯產生的結構破壞大，所以在電池，添加方面具有得天獨厚的優勢。碳化硅外延生長法是指在高溫下加熱SiC單晶體，使得SiC表面的Si原子被蒸發而脫離表面，剩下的C原子通過自組形式重構，從而得到基于SiC襯底的石墨烯。　　金屬催化外延生長法是在超高真空條件下將碳氫化合物通入到具有催化活性的過渡金屬基底如Pt、Ir、Ru、Cu等表面，通過加熱使吸附氣體催化脫氫從而制得石墨烯。氣體在吸附過程中可以長滿整個金屬基底，并且其生長過程為一個自限過程，即基底吸附氣體后不會重復吸收，因此，所制備出的石墨烯多為單層，且可以大面積地制備出均勻的石墨烯。

石墨烯的未來可能用途：

碳原子呈六角形網狀鍵合的材料“石墨烯”具有很多出色的電特性、熱特性以及機械特性。隨著石墨烯發展現狀產業化方向逐漸清晰，石墨烯已成為我國未來重點發展產業之一。具體來說，具有在室溫下也高達20萬cm2/Vs以上的載流子遷移率，以及遠遠超過銅的對大電流密度的耐性。為此，石墨烯有看用于高速晶體管、觸摸面板、太陽能電池用透明導電膜，以及成本低于銅但與銅相比可通過大電流的電線等。

近，據國外媒報道，石墨烯擁有極強的光吸收能力，并且還能把吸收的光波迅速轉化為波長更短、頻率更高的激光，持續時間為幾飛秒。科學家們表示，利用這個新發現，未來他們可以發明更耐高溫的激光發i射器（石墨烯超耐高溫）。

當然，這個發現目前僅存在于實驗室，如果科學家們建立出實體模型，將能夠增加激光發射i器的使用壽命和發射功率。

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微波法制備石墨烯的優勢

目前，國內外制備Gr 的方法通常為機械剝離法、化學氣相沉積法( CVD)、SiC 外延生長法、氧化還原法等。（3）氫氣瓶必須使用專門的減壓器，開啟氣瓶時，操作者應站在閥門口的側后方，動作要輕緩。不同方法各有優缺點，且制備的Gr 在性質和形貌上差異較大，難以滿足各個領域對高質量Gr 的需求。同時，這些方法還存在設備昂貴或工藝復雜等缺點，使得其規模化生產大為受限。所以，發展一種簡便快捷、低能耗制備Gr 的方法顯得尤為重要。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。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。