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石墨烯“材料”

石墨烯 Graphene 是一种由碳原子以 sp2 杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的单层二维碳纳米材料，这种稳定二维蜂巢状晶格结构赋予了石墨烯力学、光学、电学和微观性质等极为优异的性能，被称为“材料”。石墨烯是碳的各种形态中的基本结构，可以从石墨烯成功制备出如富勒烯、碳纳米管，弹道晶体管等其他碳素新材料，石墨烯也因此被称为“碳材料”。微机械剥离法即是用透明胶带将高定向热解石墨片按压到其他表面上进行多次剥离，终得到单层或数层的石墨烯。单层石墨烯属于二维晶体，由于二维晶体具有热力学不稳定性，所以其附带褶皱（褶皱是二维石墨烯存在的必要条件）。

一般认为石墨烯是一种拓扑绝缘体，内部绝缘、表面导电，是一种不同于导体和绝缘体的新的凝聚态。

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石墨矿怎样来提炼石墨烯技术

方法一：石墨层片之间有较弱范德华力结合，简单施加外力即可将石墨烯“撕拉”下来。盖姆就是用这种方法。

方法二：将石墨表面在另一个固体表面上摩擦，使石墨烯层片附着在固体表面上，但尺寸不宜控制，此方法操作简单，但产量极低。

方法三：机械剥离法，现在一般的企业的石墨烯粉体制备都是用这种方法

石墨烯的全球产业化

近年来，美国、欧洲、日本、韩国等国家对石墨烯投人了大量人力财力，石墨烯相关扶持政策与产业化研究也提上议程。2013年1月，欧盟委i员会将石墨烯列为未来新兴技术的支柱材料之一，拿出10亿欧元专项资金资助石墨烯制备与应用研究工作。在锂离子电池负极材料研究中，使用快速、“体加热”方式的微波加热法制备Gr基纳米复合材料，能使产物形貌更完整，粒径更均匀，便于Li+的嵌入/脱嵌，从而提高锂离子电池的各项电化学性能。美国国家自然科学基i金会资助了超过500项有关石墨烯的研究，重点包括石墨烯制备、石墨烯复合材料生产、存储器件开发和石墨烯生物传感器等方向。美国高i级研究计划署也开展了多项石墨烯研究项目，以开发更轻更小、更快和更高频的电子器件为核心目的。

石墨烯储能技术可为能量提供电源解决方案

能量技术是军事强国竞相研发的颠覆性技术，包括激光、微波、电磁导轨炮等，电源技术是能量的核心技术之一。美国对舰载、机载和车载激光进行了大量测试，但其进一步高能化、小型化发展依然受制于电源技术。激光需要高功率脉冲电源，而当前必须依靠高功率发电机组或大容量蓄电池实现，其重量和体积会使激光的机动性大大降低。4、微波是生产石墨烯的一种手段，配合其它设备，可以生产出性能不一样的石墨烯，也会在石墨烯制备方面开辟一条自己的线路。石墨烯不仅可以显著提高现有电源系统的能量和功率密度，而且可大幅缩小电源体积。

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石墨烯的制备和展望

大规模制备高质量的石墨烯晶体材料是所有应用的基础, 发展简单可控的化学制备方法是为方便、可行的途径, 这需要化学家们长期不懈的探索和努力;石墨烯的化学修饰：将石墨烯进行化学改性、掺杂、表面官能化以及合成石墨烯的衍生物，发展出石墨烯及其相关材料(graphene and related materials)，来实现更多的功能和应用;石墨烯的表面化学: 由于石墨烯晶体独特的原子和电子结构，气体分子与石墨烯表面间的相互作用将表现出许多特有的现象，这将为表面化学特别是表面催化研究提供一个独特的模型表面;同时石墨烯具有的两维周期平面结构，可以作为一个理想的催化剂载体， 金属/石墨烯体系将为表面催化研究提供一个全新的模型催化研究体系。此外，目前石墨烯制备技术存在产品单层少、尺寸小且分布不均、难以稳定批量生产以及性能难以精i确控制等瓶颈问题，离商业化推广还有相当大的距离。

石墨烯的未来可能用途：

碳原子呈六角形网状键合的材料“石墨烯”具有很多出色的电特性、热特性以及机械特性。具体来说，具有在室温下也高达20万cm2/Vs以上的载流子迁移率，以及远远超过铜的对大电流密度的耐性。所谓的石墨烯电池是利用锂离子在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性，开发出的一种新能源电池。为此，石墨烯有看用于高速晶体管、触摸面板、太阳能电池用透明导电膜，以及成本低于铜但与铜相比可通过大电流的电线等。

近，据国外媒报道，石墨烯拥有极强的光吸收能力，并且还能把吸收的光波迅速转化为波长更短、频率更高的激光，持续时间为几飞秒。科学家们表示，利用这个新发现，未来他们可以发明更耐高温的激光发i射器（石墨烯超耐高温）。

当然，这个发现目前仅存在于实验室，如果科学家们建立出实体模型，将能够增加激光发射i器的使用寿命和发射功率。

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微波法制备石墨烯的优势

目前，国内外制备Gr 的方法通常为机械剥离法、化学气相沉积法( CVD)、SiC 外延生长法、氧化还原法等。不同方法各有优缺点，且制备的Gr 在性质和形貌上差异较大，难以满足各个领域对高质量Gr 的需求。同时，这些方法还存在设备昂贵或工艺复杂等缺点，使得其规模化生产大为受限。所以，发展一种简便快捷、低能耗制备Gr 的方法显得尤为重要。超声控制系统支持扩展，可满足千吨级石墨烯线的自动化生产及操作。微波法制备石墨烯时，前驱体吸收微波，微波能量通过石墨化结构中π电子的移动转化为热能，将前驱体中的含氧官能团以及掺杂的物质快速分解成CO2和H2O 气体。当这些气体产生的压力超过片层间的范德华力时，石墨层之间剥离开，从而得到石墨烯。该法不仅剥离效果较好，而且制备过程避免了使用化学还原剂，是一种非常有前景的绿色制备方法。