石墨烯简介课件.ppt

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1、石墨烯庞高峰石墨烯定义石墨烯（Graphene）是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。石墨烯研究历史实际上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。铅笔在纸上轻轻划过，留下的痕迹就可能是几层甚至仅仅一层石墨烯。2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，成功从石墨中分离出石墨烯，证实它可以单独存在，两人也因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。（撕胶带法）石墨烯研究历史在

2、发现石墨烯以前，大多数物理学家认为，热力学涨落不允许任何二维晶体在有限温度下存在。它的发现立即震撼了凝聚体物理学学术界。虽然理论和实验界都认为完美的二维结构无法在非绝对零度稳定存在,但是单层石墨烯在实验中被制备出来。石墨烯是富勒烯（0维）、碳纳米管（1维）、石墨（3维）的基本组成单元，可以被视为无限大的芳香族分子。制备方法撕胶带法—发现石墨烯使用的方法机械剥离机械剥离法是利用物体与石墨烯之间的摩擦和相对运动，得到石墨烯薄层材料的方法。这种方法操作简单，得到的石墨烯通常保持着完整的晶体结构，但是得到的

3、片层小，生产效率低。氧化还原法氧化还原法是通过将石墨氧化，增大石墨层之间的间距，再通过物理方法将其分离，最后通过化学法还原，得到石墨烯的方法。这种方法操作简单，产量高，但是产品质量较低。SiC外延法是通过在超高真空的高温环境下，使硅原子升华脱离材料，剩下的C原子通过自组形式重构，从而得到基于SiC衬底的石墨烯。这种方法可以获得高质量的石墨烯，但是这种方法对设备要求较高。CVD化学气相沉淀，利用甲烷等含碳化合物作为碳源，通过其在基体表面的高温分解生长石墨烯。CVD是目前最有可能实现工业化制备高质量、大

4、面积石墨烯的方法。这种方法制备的石墨烯具有面积大和质量高的特点，但现阶段成本较高，工艺条件还需进一步完善。石墨烯特性最薄：石墨烯具有完美的二维晶体结构，它的晶格是由六个碳原子围成的六边形，厚度为一个原子层。石墨烯是已知的世上最薄的纳米材料。最坚硬：石墨烯的硬度比最好的钢铁强100倍，甚至还要超过钻石。导电性：在石墨烯中，每个碳原子都有一个未成键的p电子，这些p电子可以在晶体中自由移动，且运动速度高达光速的1/300，赋予了石墨烯良好的导电性。常温下其电子迁移率超过15000cm2/V•s，又比纳米碳

5、管或硅晶体高，而电阻率只约10-6Ω•cm，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料。因其电阻率极低，电子迁移的速度极快，因此被期待可用来发展更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体，也适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。石墨烯的线性光学性质单层石墨稀对光的吸收率达到了2.3%,对于多层石墨炼片,可以看做单层石墨烯的简单叠加,每一层的吸收是恒定不变的,随着层数的增加,吸收也线性增长。石墨烯的非线性光学性质当入射光所产生的电场与石墨烯内碳原子的外层电

6、子发生共振时，石墨烯内电子云相对于原子核的位置发生偏移，并产生极化，由此导致了石墨烯的非线性光学性质。石墨烯的饱和吸收特性由于石墨烯具有超宽的光谱工作范围，飞秒级超快电子弛豫时间(～150fs)，高的热损伤阈值等特点，使其成为备受关注的新型可饱和吸收体材料。石墨烯应用1、淡化海水研究表明，石墨烯过滤器可能大幅度的胜过其他的海水淡化技术。2、太阳能电池石墨烯太阳能技术的光电转换效率高达60%，是现有多晶硅太阳能技术的2倍。3、单分子气体侦测当一个气体分子被吸附于石墨烯表面时，吸附位置会发生电阻的局域变

7、化。石墨烯具有高电导率和低噪声的优良品质，能够侦测这微小的电阻变化。4、超级电容由于石墨烯具有特高的表面面积对质量比例，石墨烯可以用于超级电容器的导电电极。科学家认为这种超级电容器的储存能量密度会大于现有的电容器。5、透明导电电极石墨烯良好的电导性能和透光性能，使它在透明电导电极方面有非常好的应用前景。触摸屏、液晶显示、有机光伏电池、有机发光二极管等等，都需要良好的透明电导电极材料。特别是，石墨烯的机械强度和柔韧性都比常用材料氧化铟锡优良。由于氧化铟锡脆度较高，比较容易损毁。在溶液内的石墨烯薄膜可以

8、沉积于大面积区域。NEXT田森