常规石墨烯常见问题

中科院金属研究所沈阳材质科学国家(联合)实验室科研人员运用化学气相沉积法制备出石墨烯三维网络构造材质，一举攻陷石墨烯制备难题，将石墨烯制备带入产量高、生长面积大的新时代。这一突破不久前入选了2011年度中国科学**进展。为了揭露石墨烯这一隐秘材质的面纱，新闻记者日前采访了中科院金属所的科研人员。据介绍，石墨烯是一种新型碳材质，为单层碳原子紧密堆积而成的二维蜂窝状晶体结构。石墨烯的导电性极好，在射频晶体管、超灵敏传感器、柔性透明导电薄膜、***和高导复合材料、高性能锂离子电池组和超级电容器等方面展现出极大的应用潜力，成为全人类目前已知的强度**高的物质。它不*可以开发制造出薄如纸片的超轻型飞机材质、超韧性的防弹衣，甚至还能为将来制造“太空电梯”缆线敞开期望之门。但是，繁复的制造工艺阻挠着石墨烯的普遍使用。高质量石墨烯的大量制备以及把石墨烯片组装成具备特定构造的材质对综合利用石墨烯的众多不错特性、实现商业化应用具备极度关键的含义。据该所科研人员介绍，他们在石墨烯三维体材质的宏量制备和应用中使用泡沫金属作为生长基体，运用化学气相沉积法方式制备出兼具三维连接网络构造的泡沫状石墨烯体材质。导电型石墨烯，外观为黑色粉末。常规石墨烯常见问题

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。安徽石墨烯复合材料石墨烯片层薄，易分散，易加工。

第六元素研发的“石墨烯重防腐涂料”，率先在国内实现了产业化应用，于2015年通过工信部组织的“科技成果鉴定”，达到“世界先进水平”。该技术目前已在国信、华润、龙源等海上风电塔筒，“京广线”陇海铁路桥梁，以及航天科工二院、中船“724所”等科研院所进行了试验性涂装。产品主要应用客户有重庆三峡、中海油、江南造船等。常州第六元素材料科技股份有限公司、中国电子科技集团公司第十四研究所、中海油常州涂料化工研究院有限公司、江苏道蓬科技有限公司联合完成的“基于薄层石墨烯的重防腐涂料体系产业化关键技术与工程应用”项目获得2022年度江苏省科学技术三等奖。在第23个世界知识产权日到来之际，常州第六元素材料科技股份有限公司发明专利《ZL高固含量的石墨烯复合干粉及制备方法、环氧富锌涂料及制备方法》被授予第六届常州市**金奖。

新闻记者日前得悉，由无锡兴达泡塑新材料股份有限公司与常州第六元素材料科技股份有限公司，协作研发的石墨烯阻燃型EPS新材料成功实现产业化。据了解，该材质在我国的应用也呈上升趋向，但我国建筑物外保温市场阻燃型石墨EPS市场被国外品牌独占。为冲破国外对新型阻燃型EPS新材料的垄断，推动我国EPS材质的转型升级，常州第六元素与兴达泡塑两家企业走到了一同。从2016年7月开始，第六要素和兴达泡塑分别成立了研发小组，并开发出奇特的石墨烯多级研磨预配到聚合应用工艺技术。通过双方的共同努力，技术疑问都被逐个突破。目前，兴达泡塑已成功开展了30m3的大试试验，阻燃等级达到B1级别。常州第六元素材料科技股份有限公司总经理瞿研告知新闻记者，新型石墨烯阻燃型EPS新材料率先在我国实现产业化，将给EPS行业流入新的发展生机，带来新的发展机遇。。石墨烯矿用托辊复合材料耐化学腐蚀性好、加工难度小、成型效率高、人工成本低等优势。

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。氧化石墨烯分散液在水中具有很好的分散性，样品单层率＞90%，产品经轻微搅拌就可与水相互溶。湖北石墨烯复合材料

石墨烯矿用托辊复合材料，较传统金属材质具有耐磨性能优良。常规石墨烯常见问题

溶剂剥离法的原理是将少量的石墨分散于溶剂中，形成低浓度的分散液，利用超声波的作用破坏石墨层间的范德华力，此时溶剂可以插入石墨层间，进行层层剥离，制备出石墨烯。此方法不会像氧化-还原法那样破坏石墨烯的结构，可以制备高质量的石墨烯。在氮甲基吡咯烷酮中石墨烯的产率比较高(大约为8%)，电导率为6500S/m。研究发现高定向热裂解石墨、热膨胀石墨和微晶人造石墨适合用于溶剂剥离法制备石墨烯。溶剂剥离法可以制备高质量的石墨烯，整个液相剥离的过程没有在石墨烯的表面引入任何缺陷，为其在微电子学、多功能复合材料等领域的应用提供了广阔的应用前景。缺点是产率很低。常规石墨烯常见问题