納米材料-石墨烯介紹課件

C·MS石墨烯納米材料C·MSECOTENT1石墨烯簡介2石墨烯的制備工藝3石墨烯的表征○(4石墨烯的應(yīng)用與前景C·MS·E石墨烯簡介2004年英國曼徹斯特大學(xué)的物理學(xué)教授Geim等發(fā)現(xiàn)了由碳原子以sp2雜化連接的單原子層構(gòu)成的新型二維原子晶體——石墨烯發(fā)現(xiàn)性質(zhì)結(jié)構(gòu)石墨烯的結(jié)構(gòu)C·MSE石墨烯是碳原子緊密堆積成單層二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)的二維材料,這種石墨晶體薄膜的厚度只有0.335mm,僅為頭發(fā)的20萬分之其特殊結(jié)構(gòu)蘊(yùn)含了很多新奇的物理現(xiàn)象。它可以翹曲成零維(0D)的富勒烯(fullerene),卷成一維(1D)的碳納米管(carbonnano-tube,CNT或者堆垛成三維3D)的石墨(graphite),因此石墨烯是構(gòu)成其他石墨材料的基本單元。石墨烯的性質(zhì)C·MSE24量子化學(xué)導(dǎo)電性硬度效應(yīng)性質(zhì)導(dǎo)電性石墨烯最大的特性——其由于石墨烯中有電子的自由移動(dòng),使石墨中電子的運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到了烯具有良好的導(dǎo)電性能,其電子在軌道中光速的1/300,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過移動(dòng)時(shí),不會(huì)因?yàn)榫Ц袢毕莼蛞胪鈦碓穗娮釉谝话銓?dǎo)體中的運(yùn)子而發(fā)生散射。石墨烯作為碳單質(zhì)的一個(gè)動(dòng)速度。最大特性就是在室溫條件下傳遞電子的速度比目前所有的導(dǎo)電材料快,是由于石墨烯中電子的運(yùn)動(dòng)速度比一般的導(dǎo)電材料快很多石墨烯中各碳原子之間的連接非常柔韌,當(dāng)施加外部機(jī)械力時(shí),碳原子面就彎曲變形,從而使碳原子不必重新排列來適應(yīng)外力,也就保持了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。這種穩(wěn)定的晶格結(jié)構(gòu)使碳原子具有優(yōu)秀的導(dǎo)電性。由于原子間作用力十分強(qiáng),在常溫下,即使周圍碳原子發(fā)生擠撞,石墨烯中電子受到的干擾也非常硬度:美國科學(xué)家首次證實(shí)了人們長久以來的懷疑,石墨烯竟是目前世界上已知的強(qiáng)度最高的材料!石墨烯比鉆石還強(qiáng)硬,它的強(qiáng)度比世界上最好的鋼鐵還高100倍!美囯機(jī)械工程師杰弗雷·基薩教授用一種形象的方法解釋了石墨烯的強(qiáng)度:如果將一張和食品保鮮膜一樣薄的石墨烯薄片覆蓋在一只杯子上,然后試圖用一支鉛筆戳穿它,那么需要一頭大象站在鉛筆上,才能戳穿只有保鮮膜厚度的石墨烯薄層C·MSE量子效應(yīng)在石墨烯的電學(xué)性能研究中發(fā)現(xiàn)了多種新奇的物理現(xiàn)象,包括新型的量子霍耳效應(yīng),零載流子濃度極限下的最小量子電導(dǎo)率量子千涉效應(yīng)的強(qiáng)烈抑制等。石墨烯表現(xiàn)岀異常的整數(shù)量子霍耳行為,其霍耳電導(dǎo)=2e2/h,6e2/h,10e2/h等等,為量子電導(dǎo)的奇數(shù)倍,且可以在室溫下觀測(cè)到。這個(gè)行為已被科學(xué)家解釋為“電子在石墨烯里遵守相對(duì)論量子力學(xué),沒有靜質(zhì)量化學(xué)性質(zhì):我們至今關(guān)于石墨烯化學(xué)性質(zhì)知道的是:類似石墨表面,石墨烯可以吸附和脫附各種原子和分子。從表面化學(xué)的角度來看,石墨烯的性質(zhì)類似于石墨,可利用石墨來推測(cè)石墨烯的性質(zhì)。石墨烯化學(xué)可能有許多潛在的應(yīng)用,然而要石墨烯的化學(xué)性質(zhì)得到廣泛關(guān)注有一個(gè)不得不克服的障礙:缺乏適用于傳統(tǒng)化學(xué)方法的樣品。這一點(diǎn)未得到解決,研究石墨烯化學(xué)性質(zhì)將面臨