奇跡投機了解熱石墨烯到底是什麽

奇跡投機了解熱石墨烯到底是什麽(me)


花在世界各地，為(wei) 了科學，這一說法是非常正確的。花、一滴水，甚至一粒灰塵的奧秘並不比我們(men) 所看到的世界簡單得多。如果我們(men) 更進一步，在花中，科學家可以看到整個(ge) 有機物質的世界和生命的基礎——碳和碳。

空氣中的碳是二氧化碳；水中的碳是碳酸鹽；石灰石中的碳是碳酸鹽；花中的碳是氨基酸、DNA、糖、澱粉、纖維素……它是宇宙中最豐(feng) 富的元素之一，也是地球上有機和生物的化學基礎。碳是神奇的。當與(yu) 不同的化學元素結合時，它有無數的化身，創造了整個(ge) 世界。

然而，碳是可以接近的。古畫字畫中的鬆煙和墨水；冬天取暖用的煤和木炭；去除異味和淨化空氣的活性炭；甚至美女脖子上的鑽石和兒(er) 童手上的鉛筆芯都是碳！如果我們(men) 說一朵花中的各種碳都是碳化合物和聚合物，以及碳的規律，那麽(me) 這些常見的碳都是簡單的碳，也稱為(wei) 碳同位素，就像碳的孩子一樣。由於(yu) 碳的排列不同，這些碳族的兄弟和親(qin) 戚在外觀和氣質上都有很大的差別。碳原子或它們(men) 建造房屋的方式（結構）。

煤、炭等，碳原子排列紊亂(luan) ，稱為(wei) 無定形碳，而鑽石（鑽石）和石墨則是碳的結晶，碳原子排列整齊。他們(men) 屬於(yu) 在操場上穿著整齊、統一的孩子，深受老師的喜愛。

但是這些好娃娃有很好的個(ge) 性，比如石墨，是一個(ge) 由碳原子結合形成平麵結構的六邊形，層層疊加在一起，由於(yu) 分子間作用力很弱（範德華力），所以很容易在兩(liang) 層之間平行滑動，這就是為(wei) 什麽(me) 石墨可以被用作鉛筆芯，寫(xie) SMO的原因。金剛石或金剛石是由碳原子四麵體(ti) 鍵合而成的三維致密網絡結構。它屬於(yu) 立方晶係，密度遠高於(yu) 石墨，因此石墨是最軟的材料之一，而金剛石是最硬的天然材料。在工業(ye) 上可用於(yu) 切割、鑽孔和研磨。

如果我們(men) 進一步深入到納米世界，到了電子顯微鏡所能看到的範圍的盡頭，我們(men) 的碳兄弟會(hui) 更加迷你可愛，更加迷人。在這裏，我們(men) 好奇的目光是富勒烯（足球烯烴），如小足球，碳納米管如絲(si) 線和石墨烯般薄的翅膀。特別是在發現了GR之後。阿芬，所謂的簡單之道，這些碳兄弟可以建立在石墨烯的基礎上。石墨烯卷曲成管狀，即碳納米管；石墨烯被適當地切割並球化成富勒烯；如果石墨烯被層層堆積，石墨烯就是石墨。

石墨烯是由單層碳原子組成的一種二維晶體(ti) ，單層碳原子的厚度就是一個(ge) 碳原子的厚度。一個(ge) 直徑隻有0.335納米的碳原子。你知道，一納米是一米的十億(yi) 分之一，相當於(yu) 人類頭發直徑的千分之一。石墨的ER含有300多萬(wan) 層石墨烯！什麽(me) 比石墨烯的厚度還要薄

在這個(ge) 尺度上，石墨烯不再像它在宏觀世界中的兄弟石墨那樣柔軟光滑，它對可見光的吸收隻有2.3%，這是完全透明的，它像什麽(me) 都沒有一樣輕。如果石墨烯能製成1平方米的網，那麽(me) 網的質量就不到1毫克。但它的硬度足以在1毫克內(nei) 攜帶一公斤貓。它的密度如此之大，即使是最小的氣體(ti) 分子氦也無法穿透。與(yu) 最好的鋼相比，它的強度高出200倍以上。它還可以自由伸展，並且可以在一個(ge) 小時內(nei) 保持穩定。作為(wei) 自身尺寸的20%延伸率，其導電率高於(yu) 已知的最低電阻率銀，其導熱率約為(wei) 室溫下銅的10倍。

如此神奇的素材，像一個(ge) 睡美人，在我們(men) 身邊睡了幾千年，直到2004年才顯露出它的真麵目，並為(wei) 人們(men) 所熟知，然而她的發現卻讓人們(men) 發笑。其實是撕膠帶：石墨片在普通的3M膠帶上一層一層地反複黏著剝開，最後得到石墨烯，在電子顯微鏡下可以看到香味，同樣的，你甚至可以從(cong) 鉛筆芯中得到石墨烯的碎片。在紙上的淺鉛筆印中，實際上是一層石墨烯的堆積，石墨烯的發現確實震驚了學術界，比如窺視漢代女性的妝，看到一種真正神秘而不可預知的美，以前，大多數物理學家認為(wei) ，沒有一種完美的二維晶體(ti) 能夠穩定地存在於(yu) 非絕對零度（絕對零度-273.15度）。然而，作為(wei) 單層石墨烯的二維晶體(ti) 形式，它是在室溫實驗中製備的！

由於(yu) 2004年成功分離並證明了石墨烯的穩定性，以及發現了它的量子霍爾效應（見下文），曼徹斯特大學的兩(liang) 位科學家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃塞洛夫於(yu) 2010年獲得了諾貝爾物理學獎。

量子霍爾效應是指抑製電子隨機運行，使其服從(cong) 排隊，限製一側(ce) 的流動，從(cong) 而避免了電流傳(chuan) 輸中的能量損失現象，這意味著如果在主機中使用石墨烯，它可以使主機達到ipads的大小，使主機的容量達到t。他ipads幾噸甚至幾十噸，因此，仿佛一扇新的門被打開了，人們(men) 可以看到一個(ge) 光彩奪目的未來世界。在接下來的幾年裏，石墨烯的基礎和應用研究呈指數級增長。作為(wei) 一種新型的納米碳材料，她的魔力吸引了人們(men) 的注意，同時也刺激了人們(men) 的注意力。D人們(men) 無限的想象力和創造力。即使在2015年，華為(wei) 也對英國進行了國事訪問，並對曼徹斯特大學石墨烯研究所進行了特別訪問。隨後，華為(wei) 與(yu) 研究所就石墨烯項目簽署了合作協議。

人們(men) 對石墨烯充滿了期待。除了它在製造超微型晶體(ti) 管和超級計算機方麵的潛在應用之外，它的運行速度比目前使用的矽基芯片快數百倍，而且具有超容量。基於(yu) 石墨烯的各種特性，它也有望用於(yu) 電子產(chan) 品中，以製造柔韌靈活的透明觸摸屏或耐磨設備。

石墨烯作為(wei) 功能添加劑，可用於(yu) 超級電容器、鋰電池、航空航天、電動汽車等領域，以滿足快速充電和長續航能力的要求，可用於(yu) 複合材料和防腐塗料中，以獲得更好的強度、韌性和防腐性能，也可用於(yu) 能源領域。火炬、發光板、太陽能板等。

在環保、節能、通訊、醫藥等領域，人們(men) 充滿了想象和期待，如果能夠實現石墨烯的大規模生產(chan) 和應用，石墨烯必將在許多方麵改變我們(men) 的生活。

然而，石墨烯的未來是光明的，道路是曲折的，在大規模生產(chan) 和應用中，石墨烯麵臨(lin) 著現實困難。

一方麵，石墨烯的生產(chan) ，從(cong) 工業(ye) 化的角度來看，要獲得可用於(yu) 實際應用的石墨烯，撕裂膠帶顯然是一個(ge) 白癡，目前已開發出不同的石墨烯生產(chan) 方法，如化學氣相沉積法（CDV）、化學氧化還原法（GO /RGO）、液體(ti) ph但是，這些方法在石墨烯產(chan) 品的規模、生產(chan) 成本、工藝要求、收率、純度和結構完整性等方麵都不完善，理論上石墨烯的奇異性是基於(yu) 其在納米尺度上完美的二維晶體(ti) 形態。邊緣或內(nei) 部結構點的任何缺陷和層厚的疊加都會(hui) 大大降低其應用性能，甚至沒有應用價(jia) 值。

另一方麵，它是石墨烯的應用，主要是指如何將其加入到各種配方中，以實現在基體(ti) 材料中穩定均勻的分散，對於(yu) 納米材料，即使在3到10層之間有幾層石墨烯，其超大比表麵積（單位質量物體(ti) 的表麵積）也相當於(yu) 本質上是超高能係統。納米顆粒之間的相互作用使濃度為(wei) 3%-5%的石墨烯漿料凍結後凝固，無論是在基體(ti) 樹脂中加入石墨烯粉末還是漿料，如何均勻分散，避免因團聚而使石墨烯重疊到石墨狀態，以及如何在生產(chan) 中保持批次穩定性，都是瓶頸。

目前，我國已有100噸、500噸甚至1000噸的石墨烯粉末或泥漿生產(chan) 線，但據估計，大部分仍屬於(yu) 較低檔次、較便宜的氧化石墨烯納米顆粒或少量的石墨烯層，主要用作重防腐層的添加劑。是鋰電池、動力電池等的導電劑，近兩(liang) 年來，高純石墨烯（薄膜）的大規模生產(chan) 信息也陸續發布。然而，隨著這種石墨烯產(chan) 品的不斷發展，人們(men) 仍然需要冷靜、耐心地等待。

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