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详细介绍
石墨烯是由碳原子的sp2杂化形成的蜂窝状平面膜。它是一种只有一个原子层厚度的准二维材料，因此也称为单原子层石墨。
石墨烯常用的粉末制备方法有机械剥离法、氧化还原法、SiC外延生长法，薄膜制备方法为化学气相沉积（CVD）。石墨烯由于具有很好的强度、柔韧性、导电性、导热性、光学性能，在物理、材料科学、电子信息、计算机、航空航天等领域得到了突飞猛进的发展。
石墨烯作为一种最薄、强度最大、导电性最强的新型纳米材料，被誉为“黑金”和“新材料之王”，科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”，很可能引发一场席卷全球的颠覆性新技术和新产业革命。
石墨烯
物理和化学性质：
物理性质
强度和柔韧性：拉伸强度和弹性模量分别为125GPa和1.1TPa。杨氏模量约为42N/m2。1平方米的石墨烯层可以承受4千克的重量，其强度约为普通钢的100倍。由石墨烯制成的袋子可以承受大约2吨的重量。石墨烯是目前已知的最强大的材料。
导电热导率：石墨烯最重要的特性之一是其独特的载流子特性和狄拉克费米子的质量。
光学性质：单层石墨烯对可见光和近红外波段的吸收率仅为2.3%，对所有波段的光吸收没有选择性。
化学性质
氧化：与活性金属反应，或在空气中氧化。
还原性：它可以被氧化酸氧化，通过氧化酸可以将石墨烯切成小块。
稳定性：石墨烯的结构非常稳定，碳-碳键仅为1.42。石墨烯内部碳原子之间的连接非常灵活。当外力作用于石墨烯时，碳原子弯曲变形，因此碳原子无需重新排列以适应外力，从而保持结构稳定性。此外，当石墨烯中的电子在轨道上移动时，它们不会因为晶格缺陷或外来原子的引入而散射。由于原子间作用力很强，在室温下，即使周围的碳原子发生碰撞，石墨烯的内部干涉也很小。
芳香性：石墨烯是芳香的，具有芳香特性。
溶解性：在非极性溶剂中具有良好的溶解性。
其他性质：吸附和解吸各种原子和分子，具有超疏水性和超亲油性。
应用程序：
随着大规模生产和大尺寸问题的逐步突破，石墨烯产业化的应用正在加速，基于现有的研究成果，第一个商业应用领域应该是移动设备、航空航天、新能源电池。
介绍
石墨烯是一种具有蜂窝状结构的二维材料，由于其独特的物理、力学和电学性能，引起了世界各国的广泛关注和研究兴趣。制造或分离石墨烯单分子膜的方法多种多样，但迄今为止最流行的方法是一种称为化学气相沉积（CVD）的方法，它可以生产出相对高质量的石墨烯。CVD“自下而上”合成已发展成为一种可扩展且可靠的大面积石墨烯生产方法。
石墨烯的结构
图1石墨烯的结构
CVD是一种将气体反应物沉积到基底上的方法，这相当简单，尽管需要一些专业设备。在典型的化学气相沉积（CVD）中，气体分子在反应室中结合，反应室通常设置在环境温度下。当组合气体在反应室内与基板接触时，发生反应，在基板表面形成材料膜。通常，也会产生挥发性副产物，这些副产物通过流经反应室的气流去除。
化学气相沉积工艺原理图
图2 CVD工艺流程示意图
应用
光伏电池：石墨烯薄膜具有透明、导电和高度柔韧性，被认为是光伏电池中透明导电电极的最佳候选材料。
光学电子学：石墨烯是一种几乎完全透明的材料，它能够以光学方式传输高达97.7%的光。此外，由于具有高导电性，它在诸如智能手机、台式计算机和电视的LCD触摸屏等光电应用中也能很好地工作。
复合材料：石墨烯强度高、硬度高、重量轻，因此可以利用石墨烯（可能与环氧树脂等塑料相结合）制造出一种可以替代飞机结构钢的材料，从而提高燃油效率并减轻重量。
超滤：石墨烯可以用作超滤介质，作为两种物质之间的屏障。使用石墨烯的好处是它只有一个原子厚，也可以发展成一种屏障，用电子方式测量两种物质之间的应变和压力。
