石墨烯 简约大气ppt

1、应用特性展望简介http:/ Geim)和康斯坦丁诺沃肖洛夫(Kostya Novoselov)于2004年最早制作出石墨烯（Graphene），并因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。发现他们采用一种简单的“微机械力分裂法” (microfolitation) 制备出了单原子厚度的碳膜石墨烯, 这种两维碳材料表现了很高的结晶度而且异乎寻常地稳定。这推翻了科学界的一个长久以来的错误认识任何二维晶体不能在有限的温度下稳定存在。 这一发现立刻震撼了科学界， 随后这种新型碳材料成为材料学和物理学领域的一个研究热点。定义 石墨烯是一种二维晶体，常见的石墨是由一层层以蜂窝状有序排列的平面碳原子堆叠而形成

2、的，石墨的层间作用力较弱，很容易互相剥离，形成薄薄的石墨片。当把石墨片剥成单层之后，这种只有一个碳原子厚度的单层就是石墨烯。制备方法通过机械力从新鲜石墨晶体的表面剥离石墨烯片层。通过加热单晶SiC脱除Si，在单晶(0001)面上分解出石墨烯片层。Berger等人已经能可控地制备出单层. 或是多层石墨烯 。据预测这种方法很可能是未来大量制备石墨烯的主要方法之一。应用特性展望简介神奇的特性石墨石墨烯烯特性特性导电性；其中电子的运动导电性；其中电子的运动速度达到了光速的速度达到了光速的1/300，远远超过了电子在一般远远超过了电子在一般导体中的运动速度导体中的运动速度 不透明度：可以吸收不透明度：可

3、以吸收大约大约2.3%的可见光的可见光 电子运输电子运输 机械特性机械特性 ：人类已知强度最高的物质，比钻石还坚硬，强度比世界上最好的钢铁还要高上100倍 特性 1力学性质比钻石还要硬 2出色的电学性质电子运输 3电子的相互作用 4其他特殊性能比钻石还要硬单层石墨烯的厚度非常薄，只有一个碳原子厚，约为0.34nm。但强度却与金刚石相当，非常坚硬。在石墨烯样品微粒开始碎裂前，它们每100纳米距离上可承受的最大压力可达到约2.9微牛。瑞典皇家科学院（Royal Swedish Academy of Sciences）在发表2010年物理学奖时曾这样比喻其强度，“利用单层石墨烯制作的吊床可以承载一只

4、4kg的兔子”。还有估算显示，如果重叠石墨烯薄片，使其厚度与食品保鲜膜相同的话，便可承载2吨重的汽车。实验证明从铅笔石墨中提取的石墨烯，竟然比钻石还坚硬，强度比世界上最好的钢铁还要高上百倍，这项科学发现刊登于近期的科学杂志，作者是两位哥伦比亚大学的研究生，来自中国的韦小丁和韩裔李琩钴。Changgu Lee, et al.Graphene Measurement of Graphene Measurement of thetheElastic Properties and Elastic Properties and Intrinsic Strength of Intrinsic Streng

5、th of MonolayerMonolayer Science 321321, 385 (2008);实现人类梦想Dreams：对于强度比世界上最好的钢铁还要高上百倍的石墨烯，如果能加以利用，不仅可以造出纸片般薄的超轻型飞机材料、超坚韧的防弹衣，甚至还可以制作23000英里长伸入太空的电梯，实现人类坐电梯进入太空的梦想。美国国家航空航天局（NASA）悬赏400万美金鼓励科学家们进行这种电梯的开发。出色的电学性质碳原子有四个价电子，这样每个碳原子都贡献一个未成键的电子，这些电子与平面成垂直的方向可形成轨道，电子可在晶体中自由移动，赋予石墨烯良好的导电性。此外，石墨烯是具有零带隙的能带结构。电子

6、运输单层石墨烯中的电子与空穴（Hole）载流子迁移率有望在室下最大达到硅（Si）的100倍即20万cm2/Vs。这一数值远远超过以往被认为载流子迁移率最大为7.7万cm2/Vs的锑化铟（In）。而石墨烯室下的电阻值却只有铜（Cu）的2/3。人们还发现，石墨烯可耐受1亿2亿A/cm2的电流密度，这是铜耐受量的100倍左右。载流子迁移速度很快，可达到光的1/300。传热率与金刚石相当，再加上其薄片形状，所以石墨烯作为划时代的散热材料备受期待。导电性 石墨烯中各碳原子之间的连接非常柔韧，当施加外部机械力时，碳原子面就弯曲变形，从而使碳原子不必重新排列来适应外力，也就保持了结构稳定。这种稳定的晶格结构

7、使碳原子具有优秀的导电性。 石墨烯最大的特性是其中电子的运动速度达到了光速的1/300，远远超过了电子在一般导体中的运动速度。这使得石墨烯中的电子，或更准确地，应称为“载荷子”(electric charge carrier)，的性质和相对论性的中微子非常相似。 石墨烯有相当的不透明度：可以吸收大约2.3%的可见光。而这也是石墨烯中载荷子相对论性的体现。 电子的相互作用 石墨烯中电子间以及电子与蜂窝状栅格间均存在着强烈的相互作用。 石墨烯中的电子不仅与蜂巢晶格之间相互作用强烈，而且电子和电子之间也有很强的相互作用。 其它特殊性质 石墨烯具有明显的二维电子特性。 在石墨烯中不具有量子干涉磁阻 石

8、墨烯电子性质用量子力学的迪拉克方程来描述比薛定谔方程 更好可控渗透性 离子导电体各向异性 超电容性 应用特性展望简介应用美国IBM公司TJ沃森研究中心的科学家，最近攻克了在利用石墨构建纳米电路方面最令人困扰的难题，即通过将两层石墨烯片叠加，可以将元器件的电噪声降低10倍，由此可以大幅改善晶体管的性能，这将有助于制造出比硅晶体管速度快、体积小、能耗低的石墨烯晶体管。 双层石墨烯降低元器件电噪声 应用 太空电梯缆线、替代硅生产超级计算机、光子传感器、液晶显示材料、新一代太阳能电池太空电梯缆线太空电梯缆线应用 太空电梯缆线、替代硅生产超级计算机、光子传感器、液晶显示材料、新一代太阳能电池超级计算机芯

9、片超级计算机芯片-目前世上电阻率目前世上电阻率最小的材料，电阻率仅为最小的材料，电阻率仅为10-6 cm在室温下硅基处理器的运行速度达到在室温下硅基处理器的运行速度达到4-5GHz 后就很难在继续提高。后就很难在继续提高。 使用石墨烯作为基质生产出的处理器使用石墨烯作为基质生产出的处理器能够达到能够达到1THz（即（即1000GHz） 应用 太空电梯缆线、替代硅生产超级计算机、光子传感器、液晶显示材料、新一代太阳能电池光子传感器光子传感器应用 太空电梯缆线、替代硅生产超级计算机、光子传感器、液晶显示材料、新一代太阳能电池薄得像纸一样的薄得像纸一样的iPhone概念概念手机手机可折叠的显示器可折

10、叠的显示器 应用 太空电梯缆线、替代硅生产超级计算机、光子传感器、液晶显示材料、新一代太阳能电池超级电容器结构（超级电容器不同于电池，在充放电时不会发生化 学反应，电能的存储或释放都是通过静电场建立的物理过程完成的）其它应用 pH传感器 气体分子传感器 储氧材料 药物控制释放 离子筛 作为电极材料应用特性展望简介石墨烯的展望作为一种性质独特的新兴材料，关于石墨烯应用的研究层出不穷 。如果说瓦特发明蒸汽机改变了世界,是第一次工业革命,法拉第发明了电磁感应,引发第二次革命,半导体引发第三次革命,石墨稀将引发第四次革命。石墨烯的展望 电子工程领域极具吸引力的室温弹道场效应管 进一步减小器件开关时间，

11、THz超高频率的操作响应特性 探索单电子器件 在同一片石墨烯上集成整个电路 其它潜在应用包括：复合材料；作为电池电极材料以提高 电池效率、储氢材料领域、场发射材料、量子计算机以及超灵敏传感器等领域 可应用于各种器件的特殊性能要被精确的控制 最重要的是石墨烯制备方法的改进，如何大量、低成本制备高质量的石墨烯材料应该是未来研究的一个重点产业发展动态1、海姆和诺沃肖洛夫获得2010年诺贝尔物理学奖。许多诺贝尔科学奖项都是在获得成果十几或几十年后才颁发。而石墨烯材料的制备成功距今才6年时间，就获得了诺贝尔奖。2、在宁波举行的“2011中国科技创业计划大赛”颁奖仪式上，刘兆平和他的团队研发的石墨烯生产技术，把石墨烯5000元每克的身价，降到了3元每克。借此项目获得了最高金额的100万元大奖“海外人才创业奖”。 3