石墨烯——21世紀(jì)的“黑金”,新材料之王,是目前已知的自然界當(dāng)中,薄度、輕度、強(qiáng)度、韌性度、導(dǎo)電導(dǎo)熱性較好的一種新型納米材料。
石墨烯從石墨材料中剝離處理,由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體??茖W(xué)家預(yù)言,石墨烯的研發(fā)成功和應(yīng)用,將“徹底改變21世紀(jì)”,將會掀起一場席卷全球的顛覆性新技術(shù)生產(chǎn)革命。
石墨烯導(dǎo)電層具有非常良好導(dǎo)電、導(dǎo)熱、機(jī)械性能等,并且柔韌性非常好
石墨烯是一種由sp2雜化碳原子組成的二維晶體材料,具有略微波浪狀的層式結(jié)構(gòu),被認(rèn)為是組成石墨、碳納米管、富勒烯等同素異形體的基本組成單元。石墨烯的強(qiáng)度高達(dá)130GPa,是迄今發(fā)現(xiàn)的力學(xué)性能最好的材料之一,石墨烯的熱導(dǎo)率達(dá)5000W/(m·K),是良好的導(dǎo)熱體。
石墨烯獨(dú)特的載流子特性,使其電子遷移率達(dá)到2×105cm2/(V·s),超過硅100倍,且?guī)缀醪浑S溫度變化而變化。
有“人類最強(qiáng)晶體”之稱的石墨烯于2004年被發(fā)現(xiàn),成為了目前已知最薄最輕,強(qiáng)度最高,韌性最好,導(dǎo)電、導(dǎo)熱性最佳,透光率最高的材料。從而成為目前世界上最受關(guān)注的新材料。
石墨烯獨(dú)特的理化性質(zhì)
導(dǎo)電速度極快:在室溫下,它的導(dǎo)電速度要比其它的物質(zhì)快許多,比如比硅要快250倍
超硬超強(qiáng):石墨烯是目前已知強(qiáng)度最高的材料,130GPa,比金剛石還堅(jiān)硬,硬度比世界上最好的鋼鐵高100 多倍
導(dǎo)熱能力超:強(qiáng)石墨烯具有非常好的熱傳導(dǎo)特性,純的無缺陷的單層石墨烯的導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá) 5300W/m·K,是金剛石的3 倍,銅的10倍
超強(qiáng)吸附能力:石墨烯具有巨大的比表面積,理論比表面積為2630m2/g,因此具有優(yōu)異的吸附性能
石墨烯具有優(yōu)異的電子傳導(dǎo)性能,其電導(dǎo)率可達(dá)106S/m,面電阻僅為30Ω/m2,性能超過已知最好的導(dǎo)體銀和銅。作為碳族材料可以替代導(dǎo)電炭黑、碳納米管等應(yīng)用于鋰電池、導(dǎo)電油墨行業(yè),這也是目前石墨烯產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的最現(xiàn)實(shí)方向。
導(dǎo)電油墨:目前,導(dǎo)電油墨中使用導(dǎo)電性最好的填料是銀粉和銅粉,由于金、銀等貴金屬制成的導(dǎo)電油墨價格昂貴,應(yīng)用范圍受到一定限制。相比之下,碳系導(dǎo)電油墨具有成本低、性能穩(wěn)定因而具有廣泛的應(yīng)用前景。
石墨烯具有極高的導(dǎo)熱率和熱輻射系數(shù),單層石墨烯的導(dǎo)熱系數(shù)可達(dá)5300W/m·K,不僅優(yōu)于碳納米管、石墨導(dǎo)熱膜等碳材料,更高于鋁、銀等金屬材料。