石墨烯质料先容：

    石墨烯（Graphene）是一种由碳原子组成的单层片状结构的新质料。是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，是只有一个碳原子厚度的二维质料。石墨烯一直被以为是假设性的结构，无法单独稳固保存，直至2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆(Andre Geim)和康斯坦丁·诺沃肖洛夫(Konstantin Novoselov)，乐成地在实验中从石墨中疏散出石墨烯，而证实它可以单独保存，两人也因“在二维石墨烯质料的开创性实验”，配合获得2010年诺贝尔物理学奖。并且，石墨烯在自然界也有产出，它体现为高能物理状态下的圈量子的粒子态相。

    石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的纳米质料，它险些是完全透明的，只吸收2.3%的光
；导热系数高达5300W/m·K，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁徙率凌驾15000.cmm/V·s，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约1052·m，比铜或银更低，为世上电阻率最小的质料。因其电阻率极低，电子迁徙的速率极快，因此被期待可用来生长更薄、导电速率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、优异的导体，也适适用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。

    石墨烯电子能带结构以自力碳原子为基，将周围碳原子爆发的势作为微扰，非同寻常的导电性能，凌驾钢铁数十倍的强度和极好的透光性。石墨烯具有优异的光学、电学、力学特征，在质料学、微纳加工、能源、生物医学和药物转达等方面具有主要的应用远景，被以为是一种未来革命性的质料。

    石墨烯,作为现在发明的最薄、最强韧、导电导热性最好的新型纳米质料。是一种从石墨质料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。石墨烯是一种集导电快、导热快、电阻率小、纤薄、耐高温、坚韧和强稳固性等逆天特征于一身的新型革命性纳米质料的“黑金”、被称为“新质料之王”？蒲Ъ疑踔猎ぱ允敖沟赘谋21世纪”。

石墨烯常见的粉体生产的要领为机械剥离法、氧化还原法、SiC外延生长法，薄膜生产要领为化学气相沉积法（CVD）。

石墨烯既是最薄的质料，也是最强韧的质料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍。 

同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能抵达自身尺寸的20%。若是用一块面积1平方米的石墨烯做成吊床，自己重量缺乏1毫克可以遭受一只猫的重量。

石墨烯奇异的物理性子：

　　导电速率快：在室温下，它的导电速率要比其它的物质快许多，好比比硅要快250倍

　　强度坚硬：石墨烯是现在已知强度很高的质料，130GPa，比金刚石还坚硬，硬度比钢铁高100 多倍

　　导热能力超：强石墨烯具有很是好的热传导特征，纯的无缺陷的单层石墨烯的导热系数高达 5300W/m·K，是金刚石的3 倍，铜的10倍

　　强吸附能力：石墨烯具有重大的比外貌积，理论比外貌积为2630m2/g，因此具有优异的吸附性能

　　石墨烯具有优异的电子传导性能，其电导率可达106S/m，面电阻仅为30Ω/m2，性能凌驾已知很好的导体银和铜。作为碳族质料可以替换导电炭黑、碳纳米管等应用于锂电池、导电油墨行业，这也是现在石墨烯工业化应用的偏向。

　　导电油墨：现在，导电油墨中使用导电性好的填料是银粉和铜粉，由于金、银等贵金属制成的导电油墨价钱腾贵，应用规模受到一定限制。相比之下，碳系导电油墨具有本钱低、性能稳固因而具有普遍的应用远景。

　　石墨烯具有很高的导热率和热辐射系数，单层石墨烯的导热系数可达5300W/m·K，不但优于碳纳米管、石墨导热膜等碳质料，更高于铝、银等金属质料。

石墨烯优势特点：

       1.超坚硬

　　比钻石还硬，抗断裂强度，比优质钢离200倍

　　2.超导电

　　导电性、电阻小均天下第超导电，其电子运动速率是光速的1/300

　　3.最纤薄

　　只有纸的十万分之一厚(0.335纳米），1克重的睁开面积可 达2630平方米

　　4.超导热

　　其导热、散热性能十分有数，比碳纳米管的散热性还高。

　　5.多性能

　　物质的六大性能集于一身，在全球所有质料中极其有数。

　　6.高弹性

　　石墨烯超硬，但拉深度可达20% , 1平方米网可遭受1000公斤压力

石墨烯主要分类

1、单层石墨烯

单层石墨烯（Graphene）：指由一层以苯环结构（即六角形蜂巢结构）周期性细密群集的碳原子组成的一种二维碳质料。 

2、双层石墨烯

双层石墨烯（Bilayer or double-layer graphene）：指由两层以苯环结构（即六角形蜂巢结构）周期性细密群集的碳原子以差别堆垛方法（包括AB堆垛、AA堆垛等）堆垛组成的一种二维碳质料。 

3、少层石墨烯

少层石墨烯（Few-layer）：指由3-10层以苯环结构（即六角形蜂巢结构）周期性细密群集的碳原子以差别堆垛方法（包括ABC堆垛，ABA堆垛等）堆垛组成的一种二维碳质料。

4、多层石墨烯

多层石墨烯又叫厚层石墨烯（multi-layer graphene）：指厚度在10层以上10nm以下苯环结构（即六角形蜂巢结构）周期性细密群集的碳原子以差别堆垛方法（包括ABC堆垛、ABA堆垛等）堆垛组成的一种二维碳质料。

石墨烯应用领域

（1）集成电路

石墨烯具备作为优异的集成电路电子器件的理想性子：高载流子迁徙率以及低噪声。2011年，IBM乐成创立了第一个石墨烯为基础的集成电路-宽带无线混频器，电路处置惩罚频率高达10 GHz，其性能在高达127℃的温度下不受影响。石墨烯纳米带具有高电导率、高热导率、低噪声的特点，是集成电路互连质料的一种选择，有可能替换铜金属。有些研究者试着用石墨烯纳米带来制成量子点，他们在纳米带的某些特定位置改变宽度，形成量子禁闭（quantum confinement）。石墨烯纳米带的低维结构具有很是主要的光电性能：粒子数反转和宽带光增益。这些优良品质促使石墨烯纳米带放在微腔或纳米腔体中形成激光器和放大器。研究批注可将石墨烯纳米带应用于光通讯系统，生长石墨烯纳米带激光器。

（2）石墨烯晶体管

2005年，Geim研究组与Kim研究组发明，室温下石墨烯具有10倍于商用硅片的高载流子迁徙率，并且受温度和掺杂效应的影响很小，体现出室温亚微米标准的弹道传输特征（300 K下可达0.3 m），这是石墨烯作为纳电子器件最突出的优势，使电子工程领域极具吸引力的室温弹道场效应管成为可能。较大的费米速率和低接触电阻则有助于进一步减小器件开关时间，超高频率的操作响应特征是石墨烯基电子器件的另一显著优势。在现代手艺下，石墨烯纳米线可以证实一样平常能够取代硅作为半导体。

（3）透明导电电极

石墨烯优异的电导性能和透光性能，使它在透明电导电极方面有很是好的应用远景。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 优异的透明电导电极质料。特殊是，石墨烯的机械强度、柔韧性以及透光性优于常用质料氧化铟锡。通过化学气相沉积法，可以制成大面积、一连的、透明、高电导率的少层石墨烯薄膜，主要用于光伏器件的阳极，并获得高达1.71%能量转换效率
；与用氧化铟锡质料制成的元件相比，约莫为其能量转换效率的55.2%。

（4）导热质料/热界面质料

研究批注，室温下石墨烯的热导率（K）已逾越块体石墨（2000 W/m?K）、碳纳米管（3000~3500 W/m?K）和钻石等同素异形体的极限，抵达5300 W/m?K，远超银（429 W/m?K）和铜（401 W/m?K）等金属质料。优异的导热和力学性能使石墨烯在热治理领域极具生长潜力，石墨烯基薄膜可作为柔性面向散热体质料，知足LED照明、盘算机、卫星电路、激光武器、手持终端装备等高功率、高集成度系统的散热需求。这些研究效果为结构/功效一体化的炭/炭复合质料的设计提供了一个全新视角。

（5）传感器

石墨烯奇异的二维结构使它在传感器领域具有灼烁的应用远景。重大的外貌积使它对周围的情形很是敏感，纵然是一个气体分子吸附或释放都可以检测到。这检测现在可以分为直接检测和间接检测。通过穿透式电子显微镜可以直接视察到单原子的吸赞许释放历程。通过丈量霍尔效应的要领可以间接检测单原子的吸赞许释放历程。当一个气体分子被吸附于石墨烯外貌时，吸附位置会爆发电阻的局域转变。虽然，这种效应也会爆发于别种物质，但石墨烯具有高电导率和低噪声的优良品质，能够侦测这细小的电阻转变。

（6）超等电容器与锂离子电池

由于石墨烯具有特高的外貌面积对证量比例，石墨烯可以用于超等电容器的导电电极？蒲Ъ乙晕庵殖鹊缛萜鞯闹婺芰棵芏然岽笥谙钟械牡缛萜。由于优异的导电性和重大的比外貌积，石墨烯可在锂离子电池中有普遍的应用：可直接作为锂离子电池负极，也可与SnO2、Si等质料复相助为锂离子电池的负极。石墨烯的修饰可有用缩短锂离子电池的充电时间并增添锂离子电池的功率密度。

（7）太阳能电池

作为有机太阳能电池 (OPV电池的主要质料，石墨烯/聚合物片材已被生产，巨细规模在150平方厘米。这有可能运行能笼罩普遍的地区的廉价太阳能电池。2010年，首次构建了石墨烯与硅团结的新型太阳能电池。在这种浅易的石墨烯/硅模子中，石墨烯不但可以作为透明导电薄膜，还可以界面处疏散光生载流子。这种可以与古板硅质料团结的结构，为推动基于石墨烯的光伏器件开发了新的研究偏向。

（8）石墨烯生物器件

由于石墨烯的可修改化学功效、大接触面积、原子尺吋厚度、分子闸极结构等等特色，应用于细菌侦测与诊断器件，石墨烯是个很优良的选择？蒲Ъ蚁Ｍ芄簧こ鲆恢挚焖偾易灾频目焖俚缱覦NA定序科技。它们以为石墨烯是一种具有这潜能的质料
；径，他们想要用石墨烯制成一个尺寸约莫为DNA宽度的纳米洞，让DNA分子游过这纳米洞。由于DNA的四个碱基（A、C、G、T）会关于石墨烯的电导率有差别的影响，只要丈量DNA分子通过时爆发的细小电压差别，就可以知道究竟是哪一个碱基正在游过纳米洞。

（9）抗菌物质

中国科学院上海分院的科学家发明石墨烯氧化物关于抑制大肠杆菌的生长超等有用，并且不会危险到人体细胞。倘使石墨烯氧化物对其他细菌也具有抗菌性，则可能找到一系列新的应用，像自动除去气息的鞋子，或生涯食物新鲜的包装。

（10）石墨烯感光元件

新加坡南洋理工大学研发出了一个以石墨烯作为感光元件材质的新型感光元件，可望透过其特殊结构，让感光元件感光能力比起古板CMOS或CCD要好上1,000倍，并且消耗的能源也仅需原本的1/10。与许多新的感光元件手艺相同，这项手艺初期将率先被应用在监视器与卫星影像领域之中。

（11）海水淡化

研究批注，石墨烯过滤器可能大幅度的胜过其他的海水淡化手艺。通过准确控制多孔石墨烯的孔径并向其中添加其他质料的要领，改变石墨烯小孔边沿的性子，使其能够倾轧或吸引水分子。这样这种特制的石墨烯就犹如筛子一样能快速地滤掉海水中的盐，而只留下水分子。海水淡化工艺的要害是很是准确地控制石墨烯孔洞的巨细。

石墨烯新材远景

　　2015年11月30日,工信部、发改委、科技部团结印发《关于加速石墨烯工业立异生长的若干意见》。意见指出,要捉住机缘培育壮大石墨烯工业。石墨烯是在光、电、热、力等方面具有优异性能,极具应用潜力、可普遍效劳于经济社会生长的新质料。在能源装备、交通运输、航空航天、海工装备等产品上已泛起优异应用远景。到2020年,形成完善的石墨烯工业系统,实现石墨烯质料标准化、系列化和低本钱化,形成若千家具有焦点竞争力的石墨烯企业。

　　2016年海内石墨烯业整体营收超到40亿元,是2015年石墨烯市场规模的近10倍。随着政策支持力度的加大、资源投入以及宏量制备手艺的突破,未来5-10年,大都企业年产能将抵达千吨级,少部分大型企业年产能有望抵达万吨级。

　　“新质料之王”石墨烯将“彻底改变21世纪”，掀起一场席卷全球的倾覆性新手艺新工业革命。作为新兴工业，石墨烯未来生长远景一片灼烁。