石墨烯产业化制备技术及其应用研究进展.pdf

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1、120第41卷，第8期‘工程塑料应用Vo1．41．No．8138ENGrNEERINGPLASTICSAPPLICATIONAug．2013doi：10．3969~．issn．1001—3539．2013．08．026石墨烯产业化制备技术及其应用研究进展谈述战。王梦媚，葛传良，刘毅，王德禧(青岛中科吴泰创新技术研究院有限公司，山东青岛266326)摘要：综述了石墨烯的特性、产业化制备的主要方法及其存在的优缺点、最新的研究进展以及在多个领域的潜在应用。对石墨烯的未来发展趋势进行了展望。关键词：石墨烯；制备；应用；进展中图分类号：TB3

2、24文献标识码：A文章编号：1001．3539(2013)08-0120-05ResearchProgressofIndustrializationPreparationTechnologyandApplicationofGrapheneTanShuzhan，WangMengmei，GeChuanliang，LiuYi，WangDexi(QingdaoZhongkeHaotaiInnovation&TechnologyInstituteCo．Ltd．，Qingdao266326，China)Abstract：Thecharacter

3、istics，mainindustrializationpreparationmethodsandtheiradvantagesanddisadvantages，latestresearchprogressandpotentialapplicationsinmanyareasofgraphenewerereviewedrespectively．Thefuturedevelopmentfiendofgraphenewasproposed．Keywords：graphene；preparation；application；progres

4、s石墨烯是一种由碳原子紧密堆积构成的二维晶体，碳硬度比莫氏硬度l0级的金刚石还高，同时拥有很好的韧性，原子之间以sp2杂化轨道键合形成蜂窝状的晶格，是包括富可以弯曲。勒烯、碳纳米管、石墨在内的碳的同素异形体的基本组成单(3)超大比表面积：由于石墨烯的单层二维结构，使其元]。它具有超强的力学强度、高热导率、高透光率、高比表拥有超大的比表面积，理想的单层石墨烯的比表面积高达面积和奇特的电学性能等特点。2008年，美国麻省理工2630m2／g，远高于普通活性炭的1500m／g，超高比表学院(MIT)的《技术评论》中，曾将石墨烯列为十大新兴

5、技面积使石墨烯在储能材料的应用方面具有巨大的潜力。术之一。2009年12月l8日出版的《科学》杂志中，“石墨(4)高热导率：石墨烯的导热能力出众，单层石墨烯在烯研究取得新进展”被列为2009年十大科技进展之一[61。室温下的热导率能达到5300w／(m·K)，是金刚石的5倍。2010年l0月5日，英国曼彻斯特大学教授AndreGeim和(5)高透光率：石墨烯有相当高的透明度，可以吸收大KostyaNovoselov因在石墨烯研究方面的杰出成就而荣获约2．3％的可见光【]。2010年诺贝尔物理学奖。2013年1月28日，欧盟委员会宣2

6、石墨烯的产业化制备方法布石墨烯和人脑工程两大科技入选“未来新兴旗舰技术项目前，石墨烯的产业化制备方法还处于摸索研究阶段，目”，并分别设立专项研发计划，将于2013年9月开始实施，全球范围内还没有实施大规模量产的先例，主要是因为还没资金重要来源是欧盟最大的科研计划——“地平线2020计有找到一种适合大规模生产的方法和途径，这也是石墨烯的划”。成本一直居高不下的原因。目前，石墨烯的制备技术主要包1石墨烯的特性括微机械剥离法、外延生长法、化学气相沉积法和氧化石墨单层石墨烯只有一个碳原子的厚度，约为0．335nlrl，是还原法等。目前已知的

7、最薄的材料，其拥有许多炭材料所不具备的特2．1微机械剥离法性：微机械剥离法是用外力直接从石墨晶体上剥离出石墨(1)导电性极强：石墨烯是能隙为零的半导体，其电子烯薄片，K．S．Novoselov等“利用透明胶带对处理过的高的运动速度能够达到光速的1／300，远远超过其它金属导定向热解石墨进行反复撕揭并在基板反复摩擦得到单层石体或半导体的运动速度，也是已知的导电性能最强的材联系人：王梦媚，硕士，主要从事高分子材料改性及石墨烯方面料。的研究(2)超高强度：石墨烯是迄今为止强度最高的材料，其收稿日期：2013—06—06谈述战，等：石墨烯产

8、业化制备技术及其应用研究进展l21墨烯。在目前所有的制备方法中，利用微机械剥离法得到的的很多性能与理论值有很大差距。石墨烯质量最高，广泛应用于基础研究以获得其本征物理化表1石墨烯主要制备方法的比较学性质。微机械剥离法虽然相对比较简单，