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×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。石墨烯在室温下的载流子迁移率约为15000cm/(V·s),这一数值超过了硅材料的10倍,是已知载流子迁移率比较高的物质锑化铟(InSb)的两倍以上。在某些特定条件下如低温下,石墨烯的载流子迁移率甚至可高达250000cm/(V·s)。与很多材料不一样,石墨烯的电子迁移率受温度变化的影响较小,50~500K之间的任何温度下,单层石墨烯的电子迁移率都在15000cm/(V·s)左右。另外,石墨烯中电子载体和空穴载流子的半整数量子霍尔效应可以通过电场作用改变化学势而被观察到,而科学家在室温条件下就观察到了石墨烯的这种量子霍尔效应。与铅酸电池相比,石墨烯电池的充放电次数是铅酸电池的两倍或三倍。特种石墨烯防腐涂料
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。绿色石墨烯导电利用氧化石墨烯制备的石墨烯导热膜,导热系数高。
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。
在紧身运动衣、瑜珈服、慢跑服、泳装、防晒服、跑步鞋等运动系列中,使用石墨烯锦纶长丝或混纺纱线,可以利用石墨烯锦纶AAA级抑菌、持续导热、防紫外线和高耐磨等特性,从而得到防臭、亲肤、散热、防晒的多功能性运动面料。在无缝内衣、棉纺内衣、婴孕内衣等内衣系列中,使用石墨烯锦纶长丝或混纺纱线,可以利用石墨烯锦纶AAA级抑菌、无重金属、远红外等特性,从而得到安全、康护、舒适的多功能内衣面料。在床垫、床单、被套、沙发套等家纺系列中,使用石墨烯锦纶长丝或混纺纱线,可以利用石墨烯锦纶AAA级抑菌、无重金属、防螨、远红外等特性,从而得到安全、康护、舒适的多功能家纺面料。石墨烯内暖纤维长丝、短纤规格齐全,短纤可与棉毛丝麻等天然纤维以及涤纶腈纶等其他各种纤维等其他各种纤维搭配混纺,长丝可与各种纤维交织,制备不同功能需求的纱线面料。在纺织领域,可以制成内衣、内裤、袜类、婴幼服饰、家居面料、户外服装等。石墨烯内暖纤维的用途并不仅限于服装领域,还可以应用于车辆内饰、美容医疗卫材、摩擦材料、过滤材料等。石墨烯可提高涂层的附着力,降低漆膜厚度,使漆膜更加耐磨,使用寿命长。
可实现高质量石墨烯的大量制备,同时也为兼具特定构造、性能和运用的石墨烯三维体材质的制备提供了一个基本思路。近日,我所纳米与界面催化研究组(502组)金立、傅强和包信和等研究人员与中科院金属所成会明研究员***的研究小组协作,运用本组近来研制的深紫外激光光电子发射显微镜(DUV-PEEM)系统对单层石墨烯生长过程和构造开展了研究,并成功发现,在Pt表面上运用化学气相沉积法(CVD)生长取得的毫米尺寸的单层石墨烯中,具凹角分界的石墨烯片层为多晶构造,存在不同的晶格倾向,而只有凸角分界的石墨烯片层则具理想的单晶构造。该方式作为一个**主要的判据,确证了运用CVD方式能取得大面积、单层、单晶石墨烯。该成果近日刊出在《自然-通讯》NatureCommunications上((2012)/ncomms/journal/v3/n2/full/)。我所深紫外激光光发射电子显微镜(PEEM)研制是国家关键科研配备研制项目(“深紫外全固态激光源关键科研配备研制”)资助下得到的**主要成果。石墨烯的发现是用胶带一层层粘下来的。广西石墨烯项目
氧化石墨烯应用于热管理、橡胶、塑料、树脂、纤维等高分子复合材料领域。特种石墨烯防腐涂料
第六元素即将新三板上市或将推动市场对石墨烯板块投资的关注度。公司主营石墨烯生产。全名为常州第六元素材料科技股份有限公司,注册资金5000万元。截至目前,公司采用氧化还原法制备石墨烯粉体的工艺已经成熟,且拥有一系列相关技术储备,加之有能力完成更大规模生产线的设计运行。此外,经过长期验证,公司采用氧化还原法制备的石墨烯粉体产品适于较宽范围内的多种下游产品应用。公司主营产品按照销售数量具体划分为两种:公斤级销售和克级销售,其中公斤级销售主要面向的客户是下游应用企业,包括涂料、复合材料、储能器件等生产企业;克级销售主要面向的客户是科研院校,主要从事石墨烯粉体材料研发。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,从1吨的中试生产线到年产10吨石墨烯粉体生产线,再到正在申请的年产100吨石墨烯、300吨氧化石墨生产线,公司石墨烯粉体宏量制备技术趋于成熟,规模化生产即将突破。2013年中科院重庆研究院研制出15英寸的单层石墨烯;2013年2月,无锡格菲电子薄膜科技有限公司研发出石墨烯电容式触屏手机;宁波墨西科技有限公司年产300吨石墨烯粉体生产线投产;2013年5月。特种石墨烯防腐涂料