石墨烯的基礎(chǔ)知識
發(fā)布日期：2016-11-24    閱讀次數(shù)：1252

1.什么是石墨烯？

石墨烯（Graphene）是一種由碳原子以sp2雜化方式形成的蜂窩狀平面薄膜，是一種只有一個原子層厚度的準(zhǔn)二維材料，所以又叫做單原子層石墨。它的厚度大約為0.335nm，根據(jù)制備方式的不同而存在不同的起伏，通常在垂直方向的高度大約1nm左右，水平方向?qū)挾却蠹s10nm到25nm，是除金剛石以外所有碳晶體（零維富樂烯，一是碳納米管，三維體向石墨）的基本結(jié)構(gòu)單元。

作為目前發(fā)現(xiàn)的最薄、強度最大、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能最強的一種新型納米材料，石墨烯被稱為“黑金”，是“新材料之王”，科學(xué)家甚至預(yù)言石墨烯將“徹底改變21世紀(jì)”。極有可能掀起一場席卷全球的顛覆性新技術(shù)新產(chǎn)業(yè)革命。

2.石墨烯的主要應(yīng)用

石墨烯對物理學(xué)基礎(chǔ)研究有著特殊意義，它使一些此前只能紙上談兵的量子效應(yīng)可以通過實驗來驗證，例如電子無視障礙、實現(xiàn)幽靈一般的穿越。但更令人感興趣的，是它那許多“極端”性質(zhì)的物理性質(zhì)。

因為只有一層原子，電子的運動被限制在一個平面上，石墨烯也有著全新的電學(xué)屬性。石墨烯是世界上導(dǎo)電性最好的材料，電子在其中的運動速度達(dá)到了光速的1/300，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了電子在一般導(dǎo)體中的運動速度。

在塑料里摻入百分之一的石墨烯，就能使塑料具備良好的導(dǎo)電性；加入千分之一的石墨烯，能使塑料的抗熱性能提高30攝氏度。在此基礎(chǔ)上可以研制出薄、輕、拉伸性好和超強韌新型材料，用于制造汽車、飛機和衛(wèi)星。

隨著批量化生產(chǎn)以及大尺寸等難題的逐步突破，石墨烯的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用步伐正在加快，基于已有的研究成果，最先實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用的領(lǐng)域可能會是一點設(shè)備、航空航天、新能源電池領(lǐng)域。消費電子展上可彎曲屏幕備受矚目，成為未來移動設(shè)備顯示屏的發(fā)展趨勢。柔性顯示未來市場廣闊，作為基礎(chǔ)材料的石墨烯前景也被看好。有數(shù)據(jù)顯示2013年全球?qū)κ謾C觸摸屏的需求量大概在9.65億片。到2015年，平板電腦對大尺寸觸摸屏的需求也將達(dá)到2.3億片，為石墨烯的應(yīng)用提供了廣闊的市場。韓國三星公司的研究人員也已制造出由多層石墨烯等材料組成的透明可彎曲顯示屏，相信大規(guī)模商用指日可待。

另一方面，新能源電池也是石墨烯最早商用的一大重要領(lǐng)域。之前美國麻省理工已成功研制出表面附有石墨烯納米涂層的柔性光伏電池板，可極大降低制造透明可變形太陽能電池的成本，這種電池有可能在夜視鏡、相機等小型數(shù)碼設(shè)備中應(yīng)用。另外，石墨烯超級電池的成功研發(fā)，也解決了新能源汽車電池的容量不足以及充電時間長的問題，極大加速了新能源電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。這一系列的研究成果為石墨烯在新能源電池行業(yè)的應(yīng)用鋪就了道路。

由于高導(dǎo)電性、高強度、超輕薄等特性，石墨烯在航天軍工領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢也是極為突出的。前不久美國NASA開發(fā)出應(yīng)用于航天領(lǐng)域的石墨烯傳感器，就能很好的對地球高空大氣層的微量元素、航天器上的結(jié)構(gòu)性缺陷等進行檢測。而石墨烯在超輕型飛機材料等潛在應(yīng)用上也將發(fā)揮更重要的作用。

3.石墨烯實驗設(shè)備——CVD真空氣氛管式爐

CVD系列真空氣氛管式爐廣泛適用于高、中、低溫CVD工藝，例如：碳納米管的研制、晶體硅基板鍍膜、納米氧化鋅結(jié)構(gòu)的可控生長等等，也可以適用于金屬材料的擴散焊接以及真空保護氣氛下熱處理。

4.石墨烯膨化爐

合肥日新高溫技術(shù)有限公司研發(fā)生產(chǎn)的RSMXL系列石墨烯膨化爐設(shè)計應(yīng)用于石墨烯中試生產(chǎn)線，專門用于粉末石墨烯制備

產(chǎn)品特點主要表現(xiàn)為

1.整個爐體采用哈弗式立式結(jié)構(gòu)，開合方便；

2.石墨烯膨化爐采用高純氣煉石英管作為爐膛，氧化鋁纖維制品保溫，可預(yù)抽真空，通保護/反映其他。

3.日新高溫生產(chǎn)的石墨烯膨化爐溫度控制采用單回路智能溫控儀控制，具有控溫精度、溫度穩(wěn)定性高等特點。

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