石墨烯制备及热学性能分析

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1、为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。石墨烯制备及热学性能分析　　[摘要]石墨烯作为一种新型材料，在多方面具有优良的特性，本文针对石墨烯的热学特性，对石墨烯的热学性能进行研究。首先介绍了石墨烯材料的特点，重点介绍其导热机理，然后对其热导率进行了预测模拟，最后对其热学性能的具体参数进行了研究测定，对石墨烯材料的热学性能进行了全面的分析研究。　　[关键词]石墨烯、热学性能、热导率　　中图分类号：TP

2、273文献标识码：A文章编号：1009-914X14-0212-01　　近年来，石墨烯材料发展迅速，具有广泛的应用前景，受到了广泛的关注。石墨烯作为一种新型材料，具有非常优异的特性。石墨烯是由碳原子以sp2杂化组成六角形呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有单层碳原子的厚度，是目前最薄最轻的材料，厚度仅为，比表面积为2630m2/g。然而它具有极高的强度，杨氏模量与金刚石相当。其次，石墨烯材料的载流子迁移率高，电流密度耐性大，导电性能优异。另外，石墨烯具有良好的导热性能，导热率达3000-5000W/mK，与碳纳米管相当。为了充分发挥“教学点数

3、字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。　　石墨烯通电后可以发射光谱波长在微米的远红外线。远红外与人体具有良好的亲和性，可与人体的分子产生谐振，让人感觉到温暖，其加热原理与阳光相似。远红外加热具有加热速度快，能耗低，穿透力强，有益于人体

4、健康等特点。　　1.石墨烯导热机理介绍　　石墨烯本身导热性能良好，描述导热性能使用导热率。导热率定义是，物体内部垂直于导热方向取两个相距一米，面积一平方米的平面，若两平面温差为1K，则1秒内从一平面传导到另一平面的热量规定为该物资的热导率。热导率的基本计算公式如下：　　热导率的计算单位为。其中的A代表的截面面积，Q表示导热中传递的热能，t为时间，T表示导热材料的温度差，l表示的是材料的长度，k为热导率计算值。对于所有导热材料，热导率还可以用来计算。这种表述中，三个数据分别为导热载体中的热容、平均速度以及平均的运行自由程。与此同时，热

5、导率的物理意义是：单位时间中，单位温度梯度产生的热量，单位为WK-1【1】。将石墨烯与其他材料进行复合，两者会因为密度不同产生界面，这个界面具有一定的导热性，会对复合材料的导热性能造成影响。在导热过程中，界面热导率出现变化，其单位为，或者通过界面热阻KW-1描述：随着通过热量的变化，热阻变化，热导率改变。为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正

6、常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。　　热量传导期间，载体的种类主要有电子、声子、光子。但不同材料本身的导热机理也有很多不同，金属材料的导热载体为电子，一般情况下介电材料通过晶格振动导热，属于声子导热。光子导热一般发生在高温情况下。石墨烯主要由碳原子组成，碳原子本身拥有非常强的共价键，因此石墨烯导热方式主要为声子导热。声子导热的影响因素很多，最主要的影响因素为声子自由程，自由程包含两个散射的过程，一方面声子之间间接碰撞，产生新的声子，另一

7、方面声子边界以及晶格的边界等都会产生缺陷散射。　　声子属于导热介质，这种导热介质存在三种形式：1.沿波传播方向产生的振动；2.横向的振动；3.面外的振动。分别将这三种导热介质简称为LA、TA、ZA。石墨烯是单层原子构成，单原子层本身厚度受到限制，上下方向不会出现声子散射现象，所以声子选择面内传播【2】。但是因为石墨烯本身尺寸有限，边缘选择边界散射。声子自身比较大，其平均自由程基本都是根据低能量的声子进行传播，这样就导致石墨烯本身的热导率根据尺寸变化逐渐增加。石墨烯声子散射期间，会受到材料本身的限制，导致热导率随着缺陷的变化逐渐降低。

8、　　2.石墨烯热学性能中热导率数值模拟　　石墨烯热学性能的研究，对我国以后热学的发展意义重大。对热学性能进行研究，首先需要从热导率开始。XX至今，为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还