石墨烯應用原理,是什麼嗎,石墨烯原理是什麼

2022-02-02 10:14:02 字數 5031 閱讀 3407

1樓:依樂志

石墨烯具有優異的光學、電學、力學特性,在材料學、微納加工、能源、生物醫學和藥物傳遞等方面具有重要的應用前景,被認為是一種未來革命性的材料。 英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫,用微機械剝離法成功從石墨中分離出石墨烯,因此共同獲得2023年諾貝爾物理學獎。石墨烯常見的粉體生產的方法為機械剝離法、氧化還原法、sic外延生長法,薄膜生產方法為化學氣相沉積法(cvd)。

石墨烯原理是什麼?

2樓:雲帆浪

回答石墨烯是由碳原子按六邊形晶格整齊排布而成的碳單質,結構非常穩定。

其完美的晶格結構,常被誤認為很僵硬,但事實並非如此。石墨烯各個碳原子間的連線非常柔韌,當施加外部機械力時,碳原子面就彎曲變形。這樣,碳原子就不需要重新排列來適應外力,這也就保證了石墨烯結構的穩定,使得石墨烯比金剛石還堅硬,同時可以像拉橡膠一樣進行拉伸。

這種穩定的晶格結構還使石墨烯具有優秀的導電性。石墨烯中的電子在軌道中移動時,不會因晶格缺陷或引入外來原子而發生散射。由於其原子間作用力非常強,在常溫下,即使周圍碳原子發生擠撞,石墨烯中的電子受到的干擾也非常小。

石墨烯(graphene)是一種由碳原子以sp2雜化方式形成的蜂窩狀平面薄膜,是一種只有一個原子層厚度的準二維材料,所以又叫做單原子層石墨。它的厚度大約為0.335nm,根據製備方式的不同而存在不同的起伏,通常在垂直方向的高度大約1nm左右,水平方向寬度大約10nm到25nm,是除金剛石以外所有碳晶體(零維富勒烯,一維碳奈米管,三維體向石墨)的基本結構單元。

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3樓:愛

石墨烯(graphene)是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜,只有一個碳原子厚度的二維材料。石墨烯是世上最薄卻也是最堅硬的奈米材料,它幾乎是完全透明的,只吸收2.3%的光,導熱係數高達5300

w/m·k,高於碳奈米管和金剛石,常溫下其電子遷移率超過15000

cm2/v·s,又比奈米碳管或矽晶體(monocrystalline

silicon)高,而電阻率只約10-6 ω·cm,比銅或銀更低。石墨烯適合用來製造透明觸控螢幕、光板、甚至是太陽能電池。

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石墨烯的十大用途

:1、製造下一代超級計算機。石墨烯是目前已知導電效能最好的材料,這種特性尤其適合於高頻電路,石墨烯將是矽的替代品,可用來生產未來的超級計算機,使電腦執行速度更快、能耗降低。

2、製造「太空電梯」的纜線。科學家幻想將來太空衛星要用纜線與地面聯接起來,那時衛星就成了有線的風箏,科學家現在終於找到了可以製造這種太空纜線的特殊材料,這就是石墨烯。

3、可作為液晶顯示材料。石墨烯是一種「透明」的導體,可以用來替代現在的液晶顯示材料,用於生產下一代電腦、電視、手機的顯示屏。

4、製造新一代太陽能電池。石墨烯透明導電膜對於包括中遠紅外線在內的所有紅外線的高透明性,是轉換效率非常高的新一代太陽能電池最理想材料。

5、製造光子感測器。去年10月,ibm的一個研究小組首次展示了他們研製的石墨烯光電探測器。

6、製造醫用消毒品和食品包裝。中國科研人員發現細菌的細胞在石墨烯上無法生長,而人類細胞卻不會受損。利用石墨烯的這一特性可以製作繃帶,食品包裝,也可生產抗菌服裝、床上用品等。

7、創制「新型超強材料」。石墨烯與塑料複合,可以憑藉韌性,兼具超薄、超柔和超輕特性,是下一代新型塑料。

8、石墨烯適合製作透明觸控式螢幕、透光板。

9、製造電晶體積體電路。石墨烯可取代矽成為下一代超高頻率電晶體的基礎材料,而廣泛應用於高效能積體電路和新型奈米電子器件中。

10、製造出紙片般薄的超輕型飛機材料、製造出超堅韌的防彈衣,具有軍事用途。

4樓:嘴巴嘟嘟嘟

內容如下:利用鋰離子在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運動的特性,開發出的一種新能源電池。石墨烯電池在飽和氯化銅溶液中,時間(小時、天數)和產生電壓的關係。

微型石墨烯超級電容技術突破可以說是給電池帶來了革命性發展。目前主要製造微型電容器的方法是平板印刷技術,需要投入大量的人力和成本,阻礙了產品的商業應用。而現在只需要常見的***燒錄機,甚至是在家裡,利用廉價材料30分鐘就可以在一個光碟上製造100多個微型石墨烯超級電容。

石墨烯是什麼?它有什麼原理?

5樓:錢胖胖

石墨烯(graphene)是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳奈米材料。

石墨烯具有優異的光學、電學、力學特性,在材料學、微納加工、能源、生物醫學和藥物傳遞等方面具有重要的應用前景,被認為是一種未來革命性的材料。 英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫,用微機械剝離法成功從石墨中分離出石墨烯,因此共同獲得2023年諾貝爾物理學獎。石墨烯常見的粉體生產的方法為機械剝離法、氧化還原法、sic外延生長法,薄膜生產方法為化學氣相沉積法(cvd)。

石墨烯是什麼

石墨烯作為新材料產業的先導,在帶動傳統製造業轉型升級,培育新興產業增長點,推動大眾創業、萬眾創新的作用越來越顯著。在國家政策引導下,各地紛紛佈局石墨烯。目前,我國石墨烯全產業鏈雛形初現,覆蓋從原料、製備、產品開發到下游應用的全環節,已基本形成以長三角、珠三角和京津冀魯區域為集合區,多地分散式發展的石墨烯產業格局。

2023年,我國石墨烯市場總體規模突破40億元,已形成新能源領域應用、大健康領域應用、複合材料領域應用、節能環保領域應用、石墨烯原材料、石墨烯裝置六大細分市場。

石墨烯材料自從 2004 年第一次被成功製造出來,就已經被科技界普遍的看好,認為石墨烯是一種顛覆性的全新材料,因其優異的導熱性和導電性將可能引領黑科技的革命,21 世紀也將成為「石墨烯時代」。

由於石墨烯材料擁有非常優異的導熱性及導電性,所以從上面子凡列舉的一些產品中就可以看到其特性被充分的利用,就用石墨烯電池來說,其導電性和轉換率都會高於傳統的鋰電池和聚合物電池,所以相關的產品也會變得更更極致和優秀。

6樓:休梓杉

石墨烯是是一種由碳原子以sp²雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳奈米材料,現有材料中厚度最薄、強度最高、導熱性最好的新型二維材料,在智慧裝備、航空航天、能源儲存和環境治理等諸多領域應用潛力巨大,是重要的戰略新興材料。

7樓:

石墨烯是一種二維晶體,由碳原子以 sp2 雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳奈米材料。石墨烯具有優異的光學、電學、力學特性,在材料學、微納加工、能源、生物醫學和藥物傳遞等方面,被認為是一種未來革命性的材料。

石墨烯發熱原理

8樓:假面

石墨烯存在於自然界,只是難以剝離出單層結構。石墨烯一層層疊起來就是石墨,厚1毫米的石墨大約包含300萬層石墨烯。鉛筆在紙上輕輕劃過,留下的痕跡就可能是幾層甚至僅僅一層石墨烯。

9樓:樂福之家地暖

石墨烯是目前為止導熱係數最高的材料,具有非常好的熱傳導效能,所以它被大量運用在全新的採暖行業。

和常規發熱膜一樣,石墨烯需要通電才能發熱,當在石墨烯發熱膜兩端電極通電的情況下,電熱膜中的碳分子在電阻中產生聲子、離子和電子,由產生的碳分子團之間相互摩擦、碰撞(也稱布朗運動)而產生熱能,熱能又通過控制遠紅外線以平面方式均勻地輻射出來。

石墨烯通電後,有效電熱能總轉換率達99%以上,同時加上特殊的超導性,保證發熱效能的穩定。但是與常規金屬絲髮熱膜不同的地方在於,發熱穩定安全,而且散發出來的紅外線被稱為「生命光線」。

綜上所述,石墨烯材料良好的導電導熱效能非常適合應用於新型採暖行業,讓採暖過程更加舒適,便捷。

10樓:孤獨的狼

石墨烯獨特的效能與其電子能帶結構緊密相關。

以獨立碳原子為基,將周圍碳原子產生的勢作為微擾,可以用矩陣的方法計算出石墨烯的能級分佈。在狄拉克點附近,可得能量與波矢呈線性關係(類似於光子的色散關係),且在狄拉克點出現奇點。這意味著在費米麵附近,石墨烯中電子的有效質量為零,這也解釋了該材料獨特的電學等性質。

石墨烯是由碳原子構成的只有一層原子厚度的二維晶體。

石墨烯幾乎是完全透明的,只吸收2.3%的光。另一方面,它非常緻密,即使是最小的氣體分子(氦氣)也無法穿透。

這些特徵使得它非常適合作為透明電子產品的原料,如透明的觸控顯示屏、發光板和太陽能電池板。作為目前發現的最薄、強度最大、導電導熱效能最強的一種新型奈米材料,石墨烯被稱為「黑金」,是「新材料之王」。

石墨烯具有完美的二維晶體結構,它的晶格是由六個碳原子圍成的六邊形,厚度為一個原子層。碳原子之間由σ鍵連線,結合方式為sp2雜化,這些σ鍵賦予了石墨烯極其優異的力學性質和結構剛性。石墨烯的硬度比最好的鋼鐵強100倍,甚至還要超過鑽石。

在石墨烯中,每個碳原子都有一個未成鍵的p電子,這些p電子可以在晶體中自由移動,且運動速度高達光速的1/300,賦予了石墨烯良好的導電性。石墨烯是新一代的透明導電材料,在可見光區,四層石墨烯的透過率與傳統的ito薄膜相當,在其它波段,四層石墨烯的透過率遠遠高於ito薄膜。

11樓:匿名使用者

主要是利用了石墨烯高效的傳熱能力,它的導熱係數比銅、鋁、鐵等金屬都要高,僅次於熱管,但石墨烯沒有像熱管那樣的工質、吸液芯等,因此可以根據需要製成各種形狀,如傳熱板、傳熱管,當然也能做成導熱膜。

led,用電線連線到帶狀石墨烯。他們只是把石墨烯放在氯化銅(copper chloride)溶液中,進行觀察。led燈亮了。

實際上,他們需要6個石墨烯電路,形成串聯,這樣就可產生所需的2v,使led燈發亮,就可以得到這個**。

徐子涵和同事說,這裡發生情況就是銅離子具有雙重正電荷,穿過溶液的速度約每秒300米,因為溶液在室溫下的熱能量。當離子猛烈撞入石墨烯帶時,碰撞會產生足夠的能量,使不在原位的電子離開石墨烯。電子有兩種選擇:

可以離開石墨烯帶,和銅離子結合,也可以穿過石墨烯,進入電路。

原來,流動的電子在石墨烯中更快,超過它穿過溶液的速度,所以電子自然會選擇路徑,穿過電路。正是這一點點亮了led燈「釋放的電子更傾向於穿過石墨烯表面,而不是進入電解液。裝置就是這樣產生電壓的,」徐子涵說。

因此,這個裝置產生的能量來自周圍環境的熱量。他們可以提高電流,只需加熱溶液,也可用超聲波加快銅離子。只依靠周圍熱量,就可以使他們的石墨烯電池持續執行20天。

但是,還有一個重要的問號。另一個假設是某種化學反應產生電流,就像普通的電池。

石墨烯發熱應用原理是什麼呢,石墨烯發熱是什麼原理?

石墨烯發熱原理 利用超聲和攪拌等方法將石墨烯粉末均勻分散於有機溶劑中,得到濃度為0.05mg ml 0.5mg ml的石墨烯溶液,通過抽濾的方法將石墨烯均勻覆蓋於有機濾膜或水系濾膜之上,再通過機械剝離 浸泡或有機溶劑溶解的方法將石墨烯薄膜和濾膜分離,得到石墨烯薄膜,在石墨烯薄膜上加上電極,對其施加電...

石墨烯的組成,石墨烯的化學式是什麼?

人們常見的石墨是由一層層以蜂窩狀有序排列的平面碳原子堆疊而形成的,石墨的層間作用力較弱,很容易互相剝離,形成薄薄的石墨片。當把石墨片剝成單層之後,這種只有一個碳原子厚度的單層就是石墨烯 石墨烯出現在實驗室中是在2004年,當時,英國的兩位科學家安德烈 傑姆和克斯特亞 諾沃塞洛夫發現他們能用一種非常簡...

石墨烯的作用和功效是什麼?石墨烯作用和功效是什麼?

1 感測器。石墨烯可以做成化學感測器,這個過程主要是通過石墨烯的表面吸附效能來完成的,根據部分學者的研究可知,石墨烯化學探測器的靈敏度可以與單分子檢測的極限相比擬。石墨烯獨特的二維結構使它對周圍的環境非常敏感。2 電晶體。石墨烯可以用來製作電晶體,由於石墨烯結構的高度穩定性,這種電晶體在接近單個原子...