纳米碳材料是指分散相尺度至少有一维小于100nm的碳材料。分散相既可以由碳原子组成,也可以由异种原子(非碳原子)组成,甚至可以是纳米孔。纳米碳材料主要包括四种类型:石墨烯、碳纳米管,碳纳米纤维,纳米碳球。碳元素是自然界中存在的与人类**密切相关、**重要的元素之一,它具有SP、SP2、SP3杂化的多样电子轨道特性,在加之SP2的异向性导致晶体的各向导性和其它排列的各向导性。因此以碳元素为***构成元素的碳素材料具有各式各样的性质,并且新碳素相合新碳素材料还不断被发现和人工制得。事实上,没有任何元素能像碳这样作为单一元素可形成像三维金刚石晶体、二维石墨层片、一维卡宾和碳纳米管、零维富勒烯分子等如此之多的结构与性质完全不同的物质。表1给出了碳的化学键合及其形成的各种典型有机物、无机物和碳相的例子。 石墨烯防腐浆料 与粉料相比,浆料中的石墨烯更易于分散在基体材料中。绿色石墨烯功能
石墨烯具有优异的导电性和强度等特点,未来可能成为硅的替代品,成为半导体产业新的基础材料。第六元素挂牌新三板,推动了资本与科技的结合,将有助于拓展石墨烯应用领域,加速推进我国石墨烯产业化进程。一秒钟即可充满电的手机、可以折叠成手机大小放在口袋里的平板电脑……随着石墨烯时代的到来,这些科幻片中的产品将走进现实。11月12日,江苏常州第六元素科技股份有限公司在全国中小企业股份转让系统正式挂牌,成为国内真正以石墨烯产品为主营业务的新三板上市公司。业内人士分析,资本与科技的结合,有助于拓展石墨烯应用领域,加速推进国内石墨烯产业化进程。资料显示,第六元素是一家专业从事石墨烯粉体的研发、生产、销售,以及石墨烯产品应用技术开发的高科技企业。该公司成立于2011年,借助于技术、资金及人员等重要资源,公司已完成了石墨烯粉体宏量制备生产线的升级改造。2013年11月,公司年产100吨氧化石墨(烯)/石墨烯粉体的现代化生产线投产,300吨氧化石墨生产线也正在申报立项。该公司董事长瞿研博士说,“公司将抓住上市的契机,不断完善生产工艺及制备方法,拓展应用领域,细分产品市场。”在发布会现场。改性石墨烯研发石墨烯的发现是用胶带一层层粘下来的。
这种石墨烯体材质完整地复制了泡沫金属的构造,石墨烯以无缝连接的方法组成一个全连接的总体,兼具出色的电荷传导能力、850平方米/克的比表面积、%的孔隙率以及5毫克/立方厘米的极低密度。负责该项目的**告知新闻记者,这种方式可控性好,容易放大,通过变动工艺条件可以调控石墨烯的平均层数、石墨烯网络的比表面积、密度和导电性,并且使用基体卷曲的方式他们可制备出170毫米×220毫米及更大面积的石墨烯泡沫材质。基于石墨烯泡沫与众不同的三维网络构造,中科院金属所还使用原位聚合的方式制备出石墨烯泡沫/硅橡胶复合材料,在石墨烯添加量*为%的条件下,复合材料的电导率可达10西门子/厘米,比基于化学氧化剥离法制备的相同添加量的石墨烯复合材料的电导率提高了6个数量级,也大于碳纳米管复合材料的电导率。而且这种复合材料有着很好的柔韧性和稳定性,在弯折和拉伸等条件下*有很小的电阻变化,在应力获释后可很快回复其原有形貌和电阻值,是一种完美的弹性导体材质,这一性能使其在柔性显示器、可穿戴式移动通讯装置和人造肌肤等柔性电子方面兼具空旷的应用前途。在采访终结时**强调,以多孔金属作为生长基体是石墨烯化学气相沉积法发育的一条新思路。
石墨烯内部碳原子的排列方式与石墨单原子层一样以sp杂化轨道成键,并有如下的特点:碳原子有4个价电子,其中3个电子生成sp键,即每个碳原子都贡献一个位于pz轨道上的未成键电子,近邻原子的pz轨道与平面成垂直方向可形成π键,新形成的π键呈半填满状态。研究证实,石墨烯中碳原子的配位数为3,每两个相邻碳原子间的键长为1.42×10米,键与键之间的夹角为120°。除了σ键与其他碳原子链接成六角环的蜂窝式层状结构外,每个碳原子的垂直于层平面的pz轨道可以形成贯穿全层的多原子的大π键(与苯环类似),因而具有优良的导电和光学性能。石墨烯具有非常良好的光学特性,在较宽波长范围内吸收率约为2.3%,看上去几乎是透明的。在几层石墨烯厚度范围内,厚度每增加一层,吸收率增加2.3%。大面积的石墨烯薄膜同样具有优异的光学特性,且其光学特性随石墨烯厚度的改变而发生变化。这是单层石墨烯所具有的不寻常低能电子结构。室温下对双栅极双层石墨烯场效应晶体管施加电压,石墨烯的带隙可在0~0.25eV间调整。施加磁场,石墨烯纳米带的光学响应可调谐至太赫兹范围。石墨烯具有良好的导电性能,能够与涂料中的锌粉产生协同效应。
石墨烯纳米带(GrapheneNanoribbons,GNRs)具有带隙精确可调的特性,以及在光学、电学、磁学方面表现出的优异性质,使其在晶体管、量子器件等应用中具有广阔前景。其中,石墨烯纳米带异质结(GNRHeterojunctions)通过将不同拓扑结构的GNRs相结合,从而可以实现对其带隙和局部性质的进一步调控。此外,石墨烯纳米带异质结还能够在异质界面上构建独特性质的拓扑电子相,这为其在未来的量子器件应用领域提供了巨大潜力。然而,由于缺乏高效可行的合成策略,精细且可控的合成石墨烯纳米带异质结仍然是石墨烯纳米带研究领域所面临的巨大挑战之一。近日,德累斯顿工业大学、马普微结构物理研究所的冯新亮/马骥团队利用一种新型的链增长聚合策略,通过可控的铃木催化剂转移聚合(SCTP)和随后的肖尔反应,成功合成了一种同时具有N=9扶手椅型(Armchair)边缘和人字形(Chevron)的GNR异质结(9-AGNR/cGNR)。 石墨烯是电化学生物传感器的理想材料。绿色石墨烯功能
石墨烯成为研究领域中的热门材料,并在纳米科技、电子学、能源存储等众多领域展现出巨大的潜力。绿色石墨烯功能
科学家们逐渐发现碳素材料在硬度、光学特性、耐热性、耐辐射特性、耐化学药品特性、电绝缘性、导电性、表面与界面特性等方面比其它材料优异,可以说碳材料几乎包括了地球上所有物质所具有的特性,如**硬-**软,绝缘体-半导体-良导体,绝热-良导热,全吸光-全透光等,因此具有***的用途。碳纳米管是由碳原子形成的石墨烯片层卷成的无缝、中空的管体,一般可分为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管和双壁碳纳米管。根据尺寸大小将碳球分为:(1)富勒烯族系Cn和洋葱碳(具有封闭的石墨层结构,直径在2-20nm之间),如C60,C70等;(2)未完全石墨化的纳米碳球,直径在50nm一1μm之间;(3)碳微珠,直径在11μm以上。另外,根据碳球的结构形貌可分为空心碳球、实心硬碳球、多孔碳球、核壳结构碳球和胶状碳球等。 绿色石墨烯功能