请简述石墨烯的结构特性和应用前景?

1-石墨烯的结构

石墨烯是一种由碳原子以SP2杂化连接形成的单原子层二维晶体，碳原子规整的排列于蜂窝状点阵结构单元之中。每个碳原子除了以σ 键与其他三个碳原子相连之外，剩余的π电子与其他碳原子的π电子形成离域大π键，电子可在此区域内自由移动，从而使石墨烯具有优异的导电性能。同时，这种紧密堆积的蜂窝状结构也是构造其他碳材料的基本单元，单原子层的石墨烯可以包裹形成零维的富勒烯，单层或者多层的石墨烯可以卷曲形成单壁或者多壁的碳纳米管。

由于二维晶体在热力学上的不稳定性，所以不管是以自由状态存在或是沉积在基底上的石墨烯都不是完全平整，而是在表面存在本征的微观尺度的褶皱。这种微观褶皱在横向上的尺度在8-10nm范围内，纵向尺度大概为0.7-1.0nm。这种三维的变化可引起静电的产生，所以使石墨烯单层容易聚集。同时，褶皱大小不同，石墨烯所表现出来的电学及光学性质也不同。

除了表面褶皱之外，在实际中石墨烯也不是完美存在的，而是会有各种形式的缺陷，包括形貌上的缺陷（如五元环，七元环等）、空洞、边缘、裂纹、杂原子等。这些缺陷会影响石墨烯的本征性能，如电学性能、力学性能等。但是通过一些人为的方法，如高能射线照射，化学处理等引入缺陷，却能有意的改变石墨烯的本征性能，从而制备出不同性能要求的石墨烯器件。

2-石墨烯的性质

石墨烯独特的单原子层结构，决定了其拥有许多优异的物理性质。如前所述，石墨烯中的每个碳原子都有一个未成键的π电子，这些电子可形成与平面垂直的π轨道，π电子可在这种长程π轨道中自由移动，从而赋予了石墨烯出色的导电性能。研究表明室温下载流子在石墨烯中的迁移率可达到15000cm2/(V.s)，相当于光速的1/300，在特定条件下，如液氦的温度下，更是可以达到25000cm2/(V.s)，远远超过其他半导体材料，并且电子在晶格中的移动是无障碍的，不会发生散射，使其具有优良的电子传输性质。同时，石墨烯独特的电子结构还使其表现出许多奇特的电学性质，比如室温量子霍尔效应等。

由于石墨烯中的每个碳原子均与相邻的三个碳原子结合成很强的σ键，因此石墨烯同样表现出优异的力学性能。据哥伦比亚大学科学家利用原子力显微镜直接测试单层石墨烯的力学性能，发现石墨烯的杨氏模量约为1100GPa，断裂强度更是达到了130GPa，比最好的钢铁还要高100倍。

石墨烯同样是一种优良的热导体。因为在未掺杂石墨中载流子密度较低，因此石墨烯的传热主要是靠声子的传递，而电子运动对石墨烯的导热可以忽略不计。其导热系数高达5000W/(m.K)，优于碳纳米管，更是比一些常见金属，如金银铜等高10倍以上。

除了优异的传导性能及力学性能外，石墨烯还具有一些其他新奇的性质。由于石墨烯边缘及缺陷处有孤对电子，石墨烯具有铁磁性等磁性能。石墨烯单原子层的特殊结构，使石墨烯的理论比表面积高达2630m2/g。石墨烯也具备独特的光学性能，单层石墨烯在可见光区的透过率达97%以上。这些特性使得石墨烯成为最具潜力最引人畅想的材料，可以在纳米器件、传感器、储氢材料、复合材料、场发射材料等重要领域有着广泛的应用前景。

石墨烯的基本特性是强度柔韧性、导热导电、光学性质。

简介：

石墨烯是一种由碳原子以sp杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。石墨烯一直被认为是假设性的结构，无法单独稳定存在

提起石墨烯的性质与金属相似吗，大家都知道，有人问石墨烯的导电性比金属导体好么，另外，还有人想问石墨烯的金属性，半导体性是怎么区分的，你知道这是怎么回事？其实石墨烯是金属材料还是半导体材料？下面就一起来看看石墨烯有哪些特性，希望能够帮助到大家！

石墨烯的性质与金属相似吗

力学特性

石墨烯是已知强度的材料之一，同时还具有很好的韧性，且可以弯曲，石墨烯的理论杨氏模量达1.0TPa，固有的拉伸强度为。而利用氢等离子改性的还原石墨烯也具有非常好的强度，平均模量可大0.。由石墨烯薄片组成的石墨纸拥有很多的孔，因而石墨纸显得很脆，然而，经氧化得到功能化石墨烯，再由功能化石墨烯做成石墨纸则会异常坚固强韧。

电子效应

石墨烯在室温下的载流子迁移率约为/（V·s），这一数值超过了硅材料的10倍，是目前已知载流子迁移率的物质锑化铟（InSb）的两倍以上。在某些特定条件下如低温下，石墨烯的载流子迁移率甚至可高达/（V·s）。与很多材料不一样，石墨烯的电子迁移率受温度变化的影响较小，50~之间的任何温度下，单层石墨烯的电子迁移率都在/（V·s）左右。石墨烯具有非常好的热传导性能。纯的无缺陷的单层石墨烯的导热系数高达/mK，是目前为止导热系数的碳材料，高于单壁碳纳米管（/mK）和多壁碳纳米管（/mK）。当它作为载体时，导热系数也可达/mK。此外，石墨烯的弹道热导率可以使单位圆周和长度的碳纳米管的弹道热导率的下限下移。

光学特性

石墨烯具有非常良好的光学特性，在较宽波长范围内吸收率约为2.3%，看上去几乎是透明的。在几层石墨烯厚度范围内，厚度每增加一层，吸收率增加2.3%。这是单层石墨烯所具有的不寻常低能电子结构。室温下对双栅极双层石墨烯场效应晶体管施加电压，石墨烯的带隙可在0~0.间调整。施加磁场，石墨烯纳米带的光学响应可调谐至太赫兹范围。

当入射光的强度超过某一临界值时，石墨烯对其的吸收会达到饱和。这些特性可以使得石墨烯可以用来做被动锁模激光器。这种独特的吸收可能成为饱和时输入光强超过一个阈值，这称为饱和影响，石墨烯可饱和容易下可见强有力的激励近地区，由于环球光学吸收和零带隙。由于这种特殊性质，石墨烯具有广泛应用在超快光子学。

溶解性：在非极性溶剂中表现出良好的溶解性，具有超疏水性和超亲油性。

熔点：科学家在年的研究中表示约，有其他研究表明熔点可能在左右。

其他性质：可以吸附和脱附各种原子和分子。

石墨烯的性质与金属相似吗：石墨烯的导电性比金属导体好么

石墨烯的导电性比金属导体好

在室温下传递电子的

速度比已知的导体都快，

石墨烯是金属材料还是半导体材料？

石墨烯是什么.有什么性质

石墨是由一层层蜂窝状有序排列的平面碳原子构成的晶体。当把石墨片通过物理或化学方法剥成单层之后，这种只有一个单原子层的石墨薄片称为单碳层石墨烯。

主要的物理方法有：机械剥离法、液相或气相直接剥离法；化学方法有：表面析出生长法、氧化石墨还原法、化学气相沉积法、化学合成法。不要看石墨烯薄，它的硬度甚至比钢铁要高几百倍！

因为薄，所以石墨烯具有良好的透光性，以肉眼来看，完全可以说它是透明的。同时，由于石墨烯具有良好的强度、柔韧度、导电导热性能，为复合材料、纺织领域、电子信息、节能环保、生物医药、化工、等很多领域带来了巨大的改变。

但是，并不是只有单层石墨烯才叫石墨烯。按层数：它可分为单层石墨烯、双层石墨烯、少层石墨烯和多层石墨烯。按被功能化形式：它可分为氧化石墨烯、氢化石墨烯、氟化石墨烯等。按外在形态：它可分为片、膜、量子点、纳米带或三维状石墨烯等。

石墨烯是目前为止导热系数的材料，具有非常好的热传导性能，所以它被大量运用在全新的采暖行业。和常规膜一样，石墨烯需要通电才能，当在石墨烯膜两端电极通电的情况下，电热膜中的碳分子在电阻中产生声子、离子和电子，由产生的碳分子团之间相互摩擦、碰撞(也称运动)而产生热能，热能又通过控制远线以平面方式均匀地辐。

石墨烯通电后，有效电热能总转换率达99%以上，同时加上特殊的超导性，保证性能的稳定。但是与常规金属丝膜不同的地方在于，稳定安全，而且散发出来的线被称为“生命”。

综上所述，石墨烯材料良好的导电导热性能非常适合应用于新型采暖行业，让采暖过程更加舒适，便捷。

以上就是与石墨烯有哪些特性相关内容，是关于石墨烯的导电性比金属导体好么的分享。看完石墨烯的性质与金属相似吗后，希望这对大家有所帮助！

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