纳米材料石墨烯介绍课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,CMS,石墨烯纳米材料,CMSE,COTENT,1石墨烯简介,2石墨烯的制备工艺,3石墨烯的表征,(4石墨烯的应用与前景,CMSE,石墨烯简介,2004年英国曼彻斯特大学的物理,学教授Geim等发现了由碳原子以,sp2杂化连接的单原子层构成的新,型二维原子晶体石墨烯,发现,性质,结构,石墨烯的结构,CMSE,石墨烯是碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的二维材,料,这种石墨晶体薄膜的厚度只有0.335mm,仅为头发的20万分之,其特殊结构蕴含了很多新奇的物理现象。它可以翘曲成零维,(0D)的富勒烯( fullerene),卷成一维(1D)的碳纳米管( carbon,nano-tube,CNT或者堆垛成三维3D)的石墨( graphite),因此石,墨烯是构成其他石墨材料的基本单元。,石墨烯的性质,CMSE,2,4,量子化学,导电性硬度效应性质,导电性,石墨烯最大的特性其,由于石墨烯中有电子的自由移动,使石墨,中电子的运动速度达到了,烯具有良好的导电性能,其电子在轨道中,光速的1/300,远远超过,移动时,不会因为晶格缺陷或引入外来原,了电子在一般导体中的运,子而发生散射。石墨烯作为碳单质的一个,动速度。,最大特性就是在室温条件下传递电子的速,度比目前所有的导电材料快,是由于石墨,烯中电子的运动速度比一般的导电材料快,很多,石墨烯中各碳原子之间的连接非常柔韧,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。这种稳定的晶格结构使碳原子具有优秀的导电性。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,硬度:,美国科学家首次证实了人们长久以来的怀疑,石墨烯竟是目前世界上已知的,强度最高的材料!,石墨烯比钻石还强硬,它的强度比世界上最好的钢铁还高100倍!,美囯机械工程师杰弗雷基萨教授用一种形象的方法解释了石墨烯的强度:如果,将一张和食品保鲜膜一样薄的石墨烯薄片覆盖在一只杯子上,然后试图用一支,铅笔戳穿它,那么需要一头大象站在铅笔上,才能戳穿只有保鲜膜厚度的石墨,烯薄层,CMSE,量子效应,在石墨烯的电学性能研究中发现了多种新奇的物理现象,包,括新型的量子霍耳效应,零載流子浓度极限下的最小量子电导率,量子千涉效应的强烈抑制等。石墨烯表现岀异常的整数量子霍,耳行为,其霍耳电导=2e2/h,6e2/h,10e2/h等等,为量子电导,的奇数倍,且可以在室温下观测到。这个行为已被科学家解释为,“电子在石墨烯里遵守相对论量子力学,没有静质量,化学性质:,我们至今关于石墨烯化学性质知道的是:类似石墨表面,石,墨烯可以吸附和脱附各种原子和分子。从表面化学的角度来看,石墨烯的性质类似于石墨,可利用石墨来推测石墨烯的性质。石,墨烯化学可能有许多潜在的应用,然而要石墨烯的化学性质得到,广泛关注有一个不得不克服的障碍:缺乏适用于传统化学方法的,样品。这一点未得到解决,研究石墨烯化学性质将面临重重困难,COTENT,2石墨烯的制备工艺,CMSE,石墨烯制备方法,其,法,加热SiC,法,石墨烯,还原氧,有墨法,化学气相,