超硬新材料石墨烯简介.ppt

最薄最硬的新材料石墨烯曾天2010年10月精选pptn n2010年诺贝尔物理学奖n n安德烈安德烈· ·海姆和康斯坦丁海姆和康斯坦丁· ·诺沃肖洛夫诺沃肖洛夫n n石墨烯石墨烯n n铅笔写字n n石墨结构层间作用力弱，易分层石墨结构层间作用力弱，易分层精选ppt结构和性能结构和性能n n石墨烯（单层石墨）石墨烯（单层石墨）n n厚度只有厚度只有0.3350.335纳米，纳米，头发丝的头发丝的2020万分之一厚万分之一厚n n比金刚石还硬，是最硬比金刚石还硬，是最硬的钢材的的钢材的100100倍倍精选ppt结构和性能结构和性能n n稳定的结构稳定的结构n n无碳原子缺失，无碳原子缺失，原子间作用力原子间作用力强强n n原子间的连接非常原子间的连接非常柔韧柔韧n n当施加外部机械力时，碳原子面就弯曲变形，从而使碳原子不当施加外部机械力时，碳原子面就弯曲变形，从而使碳原子不必重新排列来适应外力，也就保持了结构稳定必重新排列来适应外力，也就保持了结构稳定n n良好的导电性良好的导电性————通畅高速干扰小通畅高速干扰小n n稳定的晶格结构使碳原子具有优秀的导电性石墨烯稳定的晶格结构使碳原子具有优秀的导电性。

石墨烯中的电子在轨道中移动时，不会因晶格缺陷或引入外中的电子在轨道中移动时，不会因晶格缺陷或引入外来原子而发生散射来原子而发生散射n n在室温下传递电子的速度比已知导体都快在室温下传递电子的速度比已知导体都快n n由于原子间作用力十分强，在常温下，即使周围碳原由于原子间作用力十分强，在常温下，即使周围碳原子发生挤撞，石墨烯中电子受到的干扰也非常小子发生挤撞，石墨烯中电子受到的干扰也非常小￿ ￿精选ppt石墨烯：轻薄刚强导电性好石墨烯：轻薄刚强导电性好精选ppt应用领域应用领域n n可做可做“太空电梯太空电梯”缆线缆线n n代替硅生产超级计算机￿n n超薄防弹衣n n航空材料n n高性能储能元件n n超级电容器超级电容器n n高灵敏度传感器n n单分子气体侦测单分子气体侦测￿ ￿精选ppt制备方法制备方法n n微机械分离法n n撕胶带法撕胶带法n n轻微摩擦法轻微摩擦法￿ ￿n n用另外一种材料膨化或者引入缺陷的热解石墨进行用另外一种材料膨化或者引入缺陷的热解石墨进行摩擦，体相石墨的表面会产生絮片状的晶体，在这摩擦，体相石墨的表面会产生絮片状的晶体，在这些絮片状的晶体中含有单层的石墨烯。

些絮片状的晶体中含有单层的石墨烯￿ ￿n n不足n n尺寸不易控制，无法可靠地制造长度足供应用尺寸不易控制，无法可靠地制造长度足供应用的石墨薄片样本的石墨薄片样本￿ ￿精选pptn n加热碳化硅法￿n n加热碳化硅以除去硅，然后生成石墨烯薄层加热碳化硅以除去硅，然后生成石墨烯薄层n n将经氧气或氢气刻蚀处理得到的样品在高真空下通将经氧气或氢气刻蚀处理得到的样品在高真空下通过电子轰击加热，除去氧化物然后，将样品加热过电子轰击加热，除去氧化物然后，将样品加热使之温度升高至使之温度升高至1250~14501250~1450℃℃后恒温后恒温1min~20min1min~20min，，从而形成极薄的石墨层从而形成极薄的石墨层￿ ￿n n已经能可控地制备出单层或多层石墨烯，其厚已经能可控地制备出单层或多层石墨烯，其厚度由加热温度决定度由加热温度决定n n制备大面积具有单一厚度的石墨烯比较困难制备大面积具有单一厚度的石墨烯比较困难￿￿￿￿精选pptn n取向附生法n n是利用生长基质原子结构是利用生长基质原子结构“ “种种” ”出石墨烯出石墨烯￿ ￿1.1.让碳原子在让碳原子在￿ ￿1 1 5 0 1 1 5 0 ℃℃下渗入钌下渗入钌2.2.冷却到冷却到850850℃℃后后, , 碳原子就会浮到钌表面碳原子就会浮到钌表面3.3.形成镜片形状的单层的碳原子形成镜片形状的单层的碳原子“ “￿ ￿孤岛孤岛” ”￿ ￿布满基质表面，布满基质表面，并最终长成完整的一层石墨烯。

并最终长成完整的一层石墨烯4.4.第一层覆盖第一层覆盖￿ ￿8 0 8 0 ％后，第二层开始生长％后，第二层开始生长n n底层的石墨烯会与钌产生强烈的交互作用，而第底层的石墨烯会与钌产生强烈的交互作用，而第二层后就几乎与钌完全分离，只剩下弱电耦合，二层后就几乎与钌完全分离，只剩下弱电耦合，得到的单层石墨烯薄片表现令人满意得到的单层石墨烯薄片表现令人满意￿ ￿n n采用这种方法生产的石墨烯薄片往往厚度不均匀，采用这种方法生产的石墨烯薄片往往厚度不均匀，且石墨烯和基质之间的黏合会影响碳层的特性且石墨烯和基质之间的黏合会影响碳层的特性另外使用的基质是稀有金属另外使用的基质是稀有金属钌钌￿ ￿精选ppt恳请指导，谢谢！恳请指导，谢谢！精选ppt此课件下载可自行编辑修改，供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！。