二维碳材料石墨烯( 五 ) _生活百科

（Bilayer or double-layer graphene）：指由两层以苯环结构（即六角形蜂巢结构）周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式（包括AB堆垛， AA堆垛等）堆垛构成的一种二维碳材料。少层石墨烯少层石墨烯（Few-layer）：指由3-10层以苯环结构（即六角形蜂巢结构）周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式（包括ABC堆垛， ABA堆垛等）堆垛构成的一种二维碳材料。多层石墨烯多层石墨烯又叫厚层石墨烯（multi-layer graphene）：指厚度在10层以上10nm以下苯环结构（即六角形蜂巢结构）周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式（包括ABC堆垛， ABA堆垛等）堆垛构成的一种二维碳材料。主要套用随着批量化生产以及大尺寸等难题的逐步突破，石墨烯的产业化套用步伐正在加快，基于已有的研究成果，最先实现商业化套用的领域可能会是移动设备、航空航天、新能源电池领域。基础研究石墨烯对物理学基础研究有着特殊意义，它使得一些此前只能在理论上进行论证的量子效应可以通过实验经行验证。在二维的石墨烯中，电子的质量仿佛是不存在的，这种性质使石墨烯成为了一种罕见的可用于研究相对论量子力学的凝聚态物质——因为无质量的粒子必须以光速运动，从而必须用相对论量子力学来描述，这为理论物理学家们提供了一个崭新的研究方向：一些原来需要在巨型粒子加速器中进行的试验，可以在小型实验室内用石墨烯进行。零能隙的半导体主要是单层石墨烯，这种电子结构会严重影响到气体分子在其表面上的作用。单层石墨烯较体相石墨表面反应活性增强的功能是由石墨烯的氢化反应和氧化反应结果显示出来的，说明石墨烯的电子结构可以调变其表面的活性。另外，石墨烯的电子结构可以通过气体分子吸附的诱导而发生相应的变化，其不但对载流子的浓度进行改变，同时可以掺杂不同的石墨烯。感测器石墨烯可以做成化学感测器，这个过程主要是通过石墨烯的表面吸附性能来完成的，根据部分学者的研究可知，石墨烯化学探测器的灵敏度可以与单分子检测的极限相比拟。石墨烯独特的二维结构使它对周围的环境非常敏感。石墨烯是电化学生物感测器的理想材料，石墨烯製成的感测器在医学上检测多巴胺、葡萄糖等具有良好的灵敏性。

文章插图
红外光束激发电浆石墨烯感测器示意图电晶体石墨烯可以用来製作电晶体，由于石墨烯结构的高度稳定性，这种电晶体在接近单个原子的尺度上依然能稳定地工作。相比之下，目前以硅为材料的电晶体在10纳米左右的尺度上就会失去稳定性；石墨烯中电子对外场的反应速度超快这一特点，又使得由它製成的电晶体可以达到极高的工作频率。例如IBM公司在2010年2月就已宣布将石墨烯电晶体的工作频率提高到了100GHz ，超过同等尺度的硅电晶体。柔性显示屏消费电子展上可弯曲萤幕备受瞩目，成为未来移动设备显示屏的发展趋势。柔性显示未来市场广阔，作为基础材料的石墨烯前景也被看好。韩国研究人员首次製造出了由多层石墨烯和玻璃纤维聚酯片基底组成的柔性透明显示屏。韩国三星公司和成均馆大学的研究人员在一个63厘米宽的柔性透明玻璃纤维聚酯板上，製造出了一块电视机大小的纯石墨烯。他们表示，这是迄今为止“块头”最大的石墨烯块。随后，他们用该石墨烯块製造出了一块柔性触控萤幕。研究人员表示，从理论上来讲，人们可以捲起智慧型手机，然后像铅笔一样将其别在耳后。新能源电池新能源电池也是石墨烯最早商用的一大重要领域。美国麻省理工学院已成功研製出表面附有石墨烯纳米涂层的柔性光伏电池板，可极大降低製造透明可变形太阳能电池的成本，这种电池有可能在夜视镜、相机等小型数码设备中套用。另外，石墨烯超级电池的成功研发，也解决了新能源汽车电池的容量不足以及充电时间长的问题，极大加速了新能源电池产业的发展。这一系列的研究成果为石墨烯在新能源电池行业的套用铺就了道路。

二维碳材料 石墨烯( 五 )

二维碳材料石墨烯( 五 )