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石墨烯

 星光闪闪360 2023-03-30 发布于北京

简介

石墨烯本来就存在于自然界,只是难以剥离出单层结构。石墨烯生产原料就是石墨,石墨烯一层层叠起来就是石墨,厚1毫米的石墨大约包含300万层石墨烯。

它是人们发现的第一种由单层原子构成的材料

碳纳米管便是石墨烯卷成了筒状

石墨烯内部碳原子的排列方式与石墨单原子层一样

特点

优点

薄:石墨烯的厚度仅为一般纸张的十万分之一, 裸眼几乎是看不到的

硬、有韧性:强过钻石,同时它又有很好的弹性,拉伸起伏能达到自身尺度的20%

导电性:电阻率极低,导电性好,电导率是铜的100倍

导热性:热导率是铜的1300倍

轻:

缺点

环境污染:假如人类偶然摄入了石墨烯,石墨烯会切开人体细胞并损坏其内容物。也便是说,它或许是有毒的。石墨烯纳米颗粒的锯齿状边缘非常锋利和坚固,它可以很容易地穿透人体皮肤和免疫细胞的细胞膜。

成本高:目前的石墨烯制备工艺还不成熟,制备成本较高。

不容易存储: 石墨烯在常温常压下容易和其它物质发生反应,存储、处理还存在一定的挑战。


应用

化学传感器

这个过程主要是通过石墨烯的表面吸附性能来完成的,根据部分学者的研究可知,石墨烯化学探测器的灵敏度非常高,石墨烯制成的传感器在医学上检测多巴胺、葡萄糖等具有良好的灵敏性。

晶体管

由于石墨烯结构的高度稳定性,这种晶体管在接近单个原子的尺度上依然能稳定地工作。相比之下,目前以硅为材料的晶体管在10纳米左右的尺度上就会失去稳定性;石墨烯中电子对外场的反应速度超快这一特点,又使得由它制成的晶体管可以达到极高的工作频率。

柔性显示屏

从理论上来讲,人们可以卷起智能手机,然后像铅笔一样将其别在耳后。

新能源电池

海水淡化

水环境中的氧化石墨烯薄膜与水亲密接触后,可形成约0.9纳米宽的通道,小于这一尺寸的离子或分子可以快速通过。通过机械手段进一步压缩石墨烯薄膜中的毛细通道尺寸,控制孔径大小,能高效过滤海水中的盐份。

储氢材料

石墨烯具有质量轻、高化学稳定性和高比表面积等优点,使之成为储氢材料的最佳候选者。

航空航天

由于高导电性、高强度、超轻薄等特性,石墨烯在航天军工领域的应用优势也是极为突出

感光元件

让感光能力比现有CMOS或CCD提高上千倍,而且损耗的能源也仅需原本10%。可应用在监视器与卫星成像领域中,可以应用于照相机、智能手机等

生物

石墨烯氧化物对于抑制大肠杆菌的生长十分有效,而且不会伤害到人体细胞。

电池

储电量好,使用寿命长,重量轻

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