石墨烯原材料（石墨烯是一种什么材料）

石墨烯是二维原子尺度、六角型的碳同素异形体，其中每个顶点有一个原子。它是其他同素异形体（包括石墨、木炭、碳纳米管和富勒烯）的基本结构单元。它也可以被认为是一个无限期的大芳香分子，平面多环芳烃家族的最终案例。

石墨烯是由碳原子构成的六方晶格

石墨烯有许多特性。与其厚度成比例，它比最坚固的钢大约强100倍。它可以非常有效地传导热和电，并且几乎是透明的。石墨烯还显示了一个大的非线性抗磁性，甚至比石墨还大，可以被钕铁硼磁体悬浮。研究人员已经确定了材料中的双极晶体管效应、电荷的弹道传输和大量子振荡。

几十年来，科学家们一直在对石墨烯进行理论研究。几个世纪以来，通过使用铅笔和石墨的其他类似应用，它很可能在不知不觉中被少量生成。石墨烯最初于1962年在电子显微镜中观察到，但只有负载在金属表面时才被研究。 这些材料后来在2004年被曼彻斯特大学的安德烈·海姆（Andre Geim）和康斯坦丁·诺沃肖洛夫（Konstantin Novoselov）重新发现、分离和表征。 对其组成、结构和性质的现有理论描述为研究提供了信息。事实证明，高质量的石墨出乎意料地容易分离，使得更多的研究成为可能。这项工作使得两人因“关于二维材料石墨烯的开创性实验”而获得2010年诺贝尔物理学奖。石墨烯的扫描探针显微镜图片

石墨烯的理论比表面积为 2630 m2/g。这比迄今报道的炭黑要大得多(通常小于 900 m2/g )或碳纳米管(CNTs)，从≈100到1000 m2/g，与活性炭类似。

2013年，一组波兰科学家展示了一个生产单元，允许制造连续单层片材。这个过程是基于石墨烯在液态金属基质上的生长。该过程的产物叫做HSMG。

石墨烯是一种透明且柔韧的导体，可以用于各种材料/器件，包括太阳能电池， 发光二极管、触摸面板和智能窗户或手机。根据中国常州的二维石墨烯材料有限责任公司（2D Carbon Graphene Material Co.,Ltd） 的信息，基于石墨烯的触摸面板模块已经大量出售给手机、可穿戴设备和家电制造商。例如，带有石墨烯触摸屏的智能手机产品已经上市。

2013年，海德（Head）宣布了他们的新系列石墨烯网球拍。

截至2015年，有一种产品可用于商业用途:掺有石墨烯的打印机粉末。石墨烯的许多其他用途已经提出或正在开发中，包括电子、生物工程、过滤、轻质/强复合材料、光伏和储能。石墨烯通常以粉末和聚合物基质中的分散体的形式生产。这种分散体据说适用于高级复合材料，油漆和涂料，润滑剂，油和功能流体，电容器和电池，热管理应用，展示材料和包装，太阳能电池，油墨和3D打印机材料，屏障和薄膜。

2016年，研究人员已经能够制造出可以吸收95%入射光的石墨烯薄膜。 它也变得越来越便宜；最近格拉斯哥大学的科学家制备了成本比之前方法低100倍的石墨烯。

2016年8月2日，据说BAC的新Mono车型是由石墨烯制成的，这是第一款街头合法轨道车和量产车。

今天的重点来了，石墨烯的导热性，为什么有的手机会烫手（发热），而有的手机明明性能更好他却一点也不烫手。

石墨烯的热传输是一个活跃的研究领域，由于其热管理应用的潜力，引起了人们的关注。早期对悬浮石墨烯热导率的测量报告显示，与热解石墨的室温热导率相比（接近2000 W⋅m−1⋅K−1），其热导率非常大，约为5300 W⋅m−1⋅K−1 。然而，后来的研究质疑这一超高值是否被高估了，而悬浮单层石墨烯的测量值介于1500 – 2500 W⋅m−1⋅K−1。报道的热导率的大范围可能是由于测量的不确定性以及石墨烯质量和加工条件的变化造成的。此外，已知当单层石墨烯支撑在无定形材料上时，室温热导率降低到大约500 – 600 W⋅m−1⋅K−1。由于石墨烯晶格波被衬底散射，且对于包裹在无定形氧化物中较少层石墨烯来说甚至更低。 同样，对于双层石墨烯，聚合物残余物会导致悬浮石墨烯的热导率类似地降低到大约500 – 600 W⋅m−1⋅K−1。

有人认为同位素组成，同位素与 12c至 13c，对热导率有显著影响。例如，同位素纯的 12石墨烯的热导率比50:50的同位素比或自然形成的99:1的同位素比都高。 利用维德曼–夫兰兹定理可以证明热传导是声子主导的。然而，对于栅控石墨烯带，施加的栅偏压导致的费米能频移远大于 kBT ，在低温下会导致电子贡献增加并支配声子贡献。石墨烯的弹道热导是各向同性的。

通过考虑石墨，可以看出这种高导电性的潜力，石墨是石墨烯的3D版本，其基面热导率超过1000 W⋅m−1⋅K−1 (与钻石相当)。在石墨中，由于基面之间的弱结合力以及较大的晶格间距，c轴(平面外)热导率比石墨小约100倍。此外，石墨烯的弹道热导给出了每单位周长纳米管长度的弹道热导率的下限。

尽管石墨烯具有二维性质，但它有3种声学声子模式。两个面内模式(LA，TA)具有线性色散关系，而面外模式(ZA)具有二次色散关系。由于这个原因 T2 线性模式的导热系数贡献在低温下由T决定。1.5 平面外模式的贡献。一些石墨烯声子带显示负格林内森参数。在低温下(大多数具有正古内森参数的光学模式仍未被激发)，负古内森参数的贡献将占主导地位，热膨胀系数(与古内森参数成正比)为负。最低的负Grü neisen参数对应于最低的横向声ZA模式。这种模式的声子频率随着面内晶格参数的增加而增加，因为在拉伸时层中的原子在z方向上的自由移动会更少。这类似于弦的行为，当它被拉伸时，会有较小振幅和较高频率的振动。这种现象被称为“膜效应”，是立夫什茨在1952年预测的。

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