關于石墨烯的結構與性能第一頁，共十九頁，2022年，8月28日通向的電梯宇宙第二頁，共十九頁，2022年，8月28日

比鉆石還硬的材料

——石墨烯第三頁，共十九頁，2022年，8月28日主要內容石墨烯的定義石墨烯的發現石墨烯的結構石墨烯的性能第四頁，共十九頁，2022年，8月28日石墨烯材料的定義石墨烯（Graphene）是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個碳原子厚度的二維材料。厚度僅有0.335納米，是構建其他維數碳質材料的基本單元。第五頁，共十九頁，2022年，8月28日石墨烯的發現石墨烯（Graphene）是2004年由英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·海姆（AndreGeim）和康斯坦丁·諾沃肖洛夫（KostyaNovoselov）發現的，他們使用一種被稱為機械微應力技術（micromechanicalcleavage）的簡單方法。正是這種簡單方法制備出來的簡單物質——石墨烯推翻了科學界一個長久以來的錯誤認識——任何二維晶體不能在有限的溫度下穩定存在。第六頁，共十九頁，2022年，8月28日第七頁，共十九頁，2022年，8月28日石墨烯的結構完美的石墨烯是二維的，它只包括六邊形(等角六邊形)。石墨烯中的碳-碳鍵長約為0.142nm.每個晶格內有三個鍵，連接十分牢固，形成了穩定的六邊形狀。垂直于晶面方向上的鍵在石墨烯的導電過程中起到了很大的作用。第八頁，共十九頁，2022年，8月28日石墨烯的結構第九頁，共十九頁，2022年，8月28日石墨烯的結構如果有五邊形和七邊形存在，則會構成石墨烯的缺陷。少量的五角元胞細胞會使石墨烯翹曲，12個五角形石墨烯會共同形成富勒烯。石墨烯卷成圓桶形可以用為碳納米管。第十頁，共十九頁，2022年，8月28日第十一頁，共十九頁，2022年，8月28日石墨烯的結構石墨烯根據邊緣碳鏈的不同可以分為鋸齒型和扶手椅型。鋸齒型石墨烯條帶通常為金屬型，而扶手椅型石墨烯條帶則可能為金屬型或半導體型。第十二頁，共十九頁，2022年，8月28日石墨烯性能簡介光學性能電學性能力學性能熱學性能第十三頁，共十九頁，2022年，8月28日光學性能石墨烯具有優異的光學性能。理論和實驗結果表明，單層石墨烯吸收2.3%的可見光，即透過率為97.7%。如圖從基底到單層石墨烯、雙層石墨烯的可見光透射率依次相差2.3%。第十四頁，共十九頁，2022年，8月28日電學性能石墨烯的每個碳原子均為sp2雜化，并貢獻剩余一個p軌道電子形成一個大鍵，電子可以自由移動，賦予石墨烯優異的導電性。電子在石墨烯中傳輸時不易發生散射，遷移率可達200000cm2/(V*s)，約為硅中電子遷移率的140倍，其電導率可達104S/m，是室溫下導電性最佳的材料。第十五頁，共十九頁，2022年，8月28日電學性能石墨烯的導電性可通過化學改性的方法進行控制，并可同時獲得各種基于石墨烯的衍生物。雙層石墨烯在一定條件下還可呈現出絕緣性。第十六頁，共十九頁，2022年，8月28日力學性能石墨烯是已知材料中強度和硬度最高的晶體結構。其抗拉強度和彈性模量分別為125GPa和1.1TPa。石墨烯的強度極限為42N/m2.。第十七頁，共十九頁，2022年，8月28日熱學性能石墨烯的室溫熱導率約為5300W/m·K，高于碳納米管和金剛石，是室溫下銅的熱導率的