石墨烯远红外系统

什么叫石墨烯?

时间:2023-03-04 发布者:

(一)石墨稀概况

石墨稀是一种从石墨材料中剥离出的单层碳原子面材料,是碳的二维结构,是一种“超级材料”,硬度超过钻石,同时又像橡胶一样可以伸展。它的导电和导热性能超过任何铜线,重量几乎为零。石墨晶体薄膜的厚度只有0.335纳米,把20万片薄膜叠加到一起,也只有一根头发丝那么厚。1克石墨稀经过无数次剥离后,拼接起来可达到一个标准足球场的面积(7000平方米)。石墨烯的发现在纳米科技上是有跨时代意义的。

石墨烯是由碳原子构成的蜂巢形结构,是一个世纪以来研发的最重要的新材料。

石墨烯的命名来自英文的graphite(石墨) + -ene(烯类结尾),也可称为“单层石墨”。石墨烯被认为是平面多环芳香烃原子晶体。其碳原子排列与石墨的单原子层雷同,是碳原子以sp2混成轨域呈蜂巢晶格(honeycomb crystal lattice)排列构成的单层二维晶体。石墨烯可想像为由碳原子和其共价键所形成的原子尺寸网。

(二)石墨稀的结构

石墨烯是由碳六元环组成的两维(2D)周期蜂窝状点阵结构,它可以翘曲成零维(0D)的富勒烯(fullerene),卷成一维(1D)的碳纳米管(carbon nano-tubeCNT)或者堆垛成三维(3D)的石墨(graphite), 因此石墨烯是构成其他石墨材料的基本单元。

石墨烯的基本结构单元为有机材料中最稳定的苯六元环,是目前最理想的二维纳米材料。理想的石墨烯结构是平面六边形点阵,可以看作是一层被剥离的石墨分子,每个碳原子均为sp2杂化,并贡献剩余一个p轨道上的电子形成大π键,π电子可以自由移动,赋予石墨烯良好的导电性。二维石墨烯结构可以看是形成所有sp2杂化碳质材料的基本组成单元。

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石墨烯的结构非常稳定,碳碳键(carbon-carbon bond)仅为1.42毫微米。

石墨烯内部的碳原子之间的连接很柔韧,当施加外力于石墨烯时,碳原子面会弯曲变形,使得碳原子不必重新排列来适应外力,从而保持结构稳定。这种稳定的晶格结构使石墨烯具有优秀的导热性。

另外,石墨烯中的电子在轨道中移动时,不会因晶格缺陷或引入外来原子而发生散射。由于

 

原子间作用力十分强,在常温下,即使周围碳原子发生挤撞,石墨烯内部电子受到的干扰也非常小。



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