石墨烯被广泛认为是材料科学领域最激动人心的材料之一。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球石墨烯在21世纪凭借一系列备受瞩目的实验和发现而声名鹊起。特别是，曼彻斯特大学的安德烈·海姆教授和克斯特亚·诺沃谢洛夫教授，因为他们对这种有趣的二维材料的开创性研究，获得了诺贝尔物理学奖。从那时起，石墨烯就与各种技术和潜在应用联系在一起。但是，它是什么呢?
简而言之，石墨烯是碳的同素异形体(就像钻石)，但排列在一个非常薄(一个原子厚)的平面上，碳原子紧密地堆积在蜂窝状晶格结构。
思考石墨烯的一个好方法是用标准的铅笔在纸上画一条线。大多数铅笔都是用石墨做芯的，几乎我们每个人都用铅笔在纸上画过线。因此，我们都经历过并在纸上“制造”了一层极薄的石墨——一层单原子厚的石墨片实际上就是石墨烯。
石墨烯:铅笔中的意外科学。欧洲杯线上买球视频资料:曼彻斯特大学，时长1:47分钟
石墨烯是什么时候被发现的?
科学家们了解不同层次组成石墨(石墨烯)发明以来,x射线晶体学,但第一个引用名称“石墨烯”据说是1987年由美国莫拉等来描述石墨层形成石墨Intercallation化合物或新加坡政府投资公司。在此之前，石墨烯可能被描述为石墨层、碳层或碳片。然而，这些术语意味着这种材料是3D的，而现在人们认为石墨烯并非如此，因为它是人类已知的唯一一种2D晶体。
最初人们认为石墨烯在自由状态下是“不稳定的”，但2003年曼彻斯特大学的安德烈·海姆(Andre Geim)和克斯特亚·诺沃谢洛夫(Kostya Novoselov)首次分离出石墨烯后，事实证明恰恰相反。
石墨烯的特殊之处是什么?
首先，我们必须了解同素异形体是什么;不同结构形式的相同元素具有独特的材料特性、物理性能和化学行为。例如，钻石和石墨烯完全由相同的元素(碳)构成，但原子的排列方式不同，形成了完全不同的材料。
由于石墨烯是碳原子紧密排列在蜂巢晶格(只有一个碳原子厚度)中的孤立原子面，它被认为是石墨的二维“积木”。因此，石墨，在其最简单的形式可以描述为许多层石墨烯排列在彼此之上，形成一个三维结构。
石墨烯的特殊之处有很多原因，但其声名狼藉的主要原因是，它是人类已知的最薄的材料，但也是最强的材料之一。作为热的导体，它的性能优于所有已知的材料，同时能够像铜一样有效地导电(如果不是更有效的话)。欧洲杯足球竞彩
石墨烯几乎是透明的，但密度仍然很高:即使最小的原子也无法通过其密集的蜂窝结构。
介绍石墨烯的独特性能
引入石墨烯
视频资料:曼彻斯特大学。运行时间:2:48mins
石墨烯的关键材料性能
石墨烯可能只有一个碳原子的厚度，但它具有一些极其令人兴奋的机械、光学、热学、化学和电子特性:
- 石墨烯的原子结构为:sp2结合碳原子
- 碳-碳键长度为0.142纳米(nm)
- 人类已知的最薄材料- 0.33nm(人类头发厚度的百万分之一)
- 已知最轻的物质
- 极其坚固(比钻石坚硬，比钢铁坚硬300倍)
- 高拉伸强度(>1TPa)
- 密度极高
- 高导热系数(> 5000 W/m/K)
- 高效电导率-比铜更有效
- 没有带隙-吸收光子T任何能量频率
- 无质量载流子-量子霍尔效应- 1圣在室温下表现出这种特性的材料
- 光学透明度
- 弹性/可拉伸(u至原长度的20% -如此坚固的材料是独一无二的)
- 高表面积与质量比
- 高吸收率- 2.3%
石墨烯的应用
自2003年首次以“自由形式”分离并被证明是稳定的石墨烯以来，石墨烯已在材料科学和更广泛的工业领域获得了许多令人着迷和激动人心的应用。欧洲杯线上买球包括但不限于:
- 石墨烯传感器-极快的单分子传感器细胞
- 半导体
- 触屏
- 液晶显示器
- 有机光伏电池
- 有机发光二极管(OLEDs)
- 集成电路
- 弹道晶体管
- 超级电容
- 单层Nano-diodes
- 灵活的电子产品
- 自旋电子学
然而，在现有的制造工艺下，石墨烯的量产极具挑战性，这可能会成为其商业用途的一个限制因素。因此，对于我们在这里强调的许多应用，所需石墨烯薄片的尺寸目前在经济上是不可行的。目前对石墨烯的大部分研究都集中在“培育”足够大的碳晶体以供商业使用，但这种方法本身也有商业上的缺点。
石墨烯的未来……
石墨烯的未来是非常多样化的，但以下是一些原则和未来的高级应用:
- 快速的DNA测序
- 灵活的触摸屏
- 液晶智能窗户的
- 兆赫电子
- 石墨烯等离子体-极快的光电探测器/光电池
- 单分子传感器
- 超快脉冲激光器
- 电化学能量转换与储存
然而，石墨烯的研究并没有到此结束，材料科学的世界特别关注石墨烯的两个“兄弟”(结构相似):碳纳米管和富勒烯(通常被称为欧洲杯足球竞彩巴克球欧洲杯线上买球)，分别被视为一维和零维。尽管仍处于非常实验性的阶段，这些材料可能会彻底改变电子和工业润滑油。欧洲杯足球竞彩
参考文献