可实现高质量石墨烯的大量制备,同时也为兼具特定构造、性能和运用的石墨烯三维体材质的制备提供了一个基本思路。近日,我所纳米与界面催化研究组(502组)金立、傅强和包信和等研究人员与中科院金属所成会明研究员***的研究小组协作,运用本组近来研制的深紫外激光光电子发射显微镜(DUV-PEEM)系统对单层石墨烯生长过程和构造开展了研究,并成功发现,在Pt表面上运用化学气相沉积法(CVD)生长取得的毫米尺寸的单层石墨烯中,具凹角分界的石墨烯片层为多晶构造,存在不同的晶格倾向,而只有凸角分界的石墨烯片层则具理想的单晶构造。该方式作为一个**主要的判据,确证了运用CVD方式能取得大面积、单层、单晶石墨烯。该成果近日刊出在《自然-通讯》NatureCommunications上((2012)/ncomms/journal/v3/n2/full/)。我所深紫外激光光发射电子显微镜(PEEM)研制是国家关键科研配备研制项目(“深紫外全固态激光源关键科研配备研制”)资助下得到的**主要成果。石墨烯的厚度可达头发丝的20万分之一,强度是钢的200倍。新型石墨烯市价
石墨烯的主要应用1、传感器石墨烯可以做成化学传感器,这个过程主要是通过石墨烯的表面吸附性能来完成的,根据部分学者的研究可知,石墨烯化学探测器的灵敏度可以与单分子检测的极限相比拟。石墨烯独特的二维结构使它对周围的环境非常敏感。石墨烯是电化学生物传感器的理想材料,石墨烯制成的传感器在医学上检测多巴胺、葡萄糖等具有良好的灵敏性。2、晶体管石墨烯可以用来制作晶体管,由于石墨烯结构的高度稳定性,这种晶体管在接近单个原子的尺度上依然能稳定大氏地工作。相比之下,目前以硅为材料的晶体管在10纳米左右的尺度上就会失去稳定性;石墨烯中电子对外场的反应速度超快这一特点,又使得由它制成的晶体管可以达到极高的工作频率。安徽石墨烯生产企业基于氧化石墨烯制备的石墨烯导热膜,具有良好的热导率,可作为各类电子设备的优良的散热材料。
氧化-还原法制备成本低廉且容易实现,成为制备石墨烯的比较好方法,而且可以制备稳定的石墨烯悬浮液,解决了石墨烯不易分散的问题。氧化-还原法是指将天然石墨与强酸和强氧化性物质反应生成氧化石墨(GO),经过超声分散制备成氧化石墨烯(单层氧化石墨),加入还原剂去除氧化石墨表面的含氧基团,如羧基、环氧基和羟基,得到石墨烯。氧化-还原法被提出后,以其简单易行的工艺成为实验室制备石墨烯的**简便的方法,得到广大石墨烯研究者的青睐。Ruoff等发现通过加入化学物质例如二甲肼、对苯二酚、硼氢化钠(NaBH4)和液肼等除去氧化石墨烯的含氧基团,就能得到石墨烯。氧化-还原法可以制备稳定的石墨烯悬浮液,解决了石墨烯难以分散在溶剂中的问题。氧化-还原法的缺点是宏量制备容易带来废液污染和制备的石墨烯存在一定的缺陷,例如,五元环、七元环等拓扑缺陷或存在-OH基团的结构缺陷,这些将导致石墨烯部分电学性能的损失,使石墨烯的应用受到限制。
石墨烯内部碳原子的排列方式与石墨单原子层一样以sp杂化轨道成键,并有如下的特点:碳原子有4个价电子,其中3个电子生成sp键,即每个碳原子都贡献一个位于pz轨道上的未成键电子,近邻原子的pz轨道与平面成垂直方向可形成π键,新形成的π键呈半填满状态。研究证实,石墨烯中碳原子的配位数为3,每两个相邻碳原子间的键长为1.42×10米,键与键之间的夹角为120°。除了σ键与其他碳原子链接成六角环的蜂窝式层状结构外,每个碳原子的垂直于层平面的pz轨道可以形成贯穿全层的多原子的大π键(与苯环类似),因而具有优良的导电和光学性能。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%。大面积的石墨烯薄膜同样具有优异的光学特性,且其光学特性随石墨烯厚度的改变而发生变化。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0~0.25eV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。常州第六元素拥有氧化石墨的高效纯化技术。
在声学领域,利用石墨烯材料极低的质量密度、极薄的厚度以及极高的机械强度的优异特性,其可作为振膜应用于发声器件中,可获得优异的频谱特性。第六元素研发的石墨烯振膜,经过客户测试,该石墨烯发声器件具有非常好的频谱特性,保真度高。挂脖蓝牙耳机采用的是石墨烯振膜有薄且强韧的特点,精确传递声音又不会过薄变形。其实石墨烯同样也是一种可以用来做振膜的材料。相信不少人都知道,石墨和钻石其实是同样的碳元素物质。石墨烯同样也是一种天然的材料,但是也就是近年才真正有技术能真正人工分离石墨烯,并且应用在材料方面。传统的塑胶pv材料的振膜,并不足够满足复杂多样的声音同时呈现,新的石墨烯材料由于具备较好的韧性和强度,所以称为了耳机振膜新的选材。由于超轻超薄形变以后还能轻易恢复,满足耳机用不高的功率驱动振膜产生复杂的声音。石墨烯可以做成化学传感器。青海石墨烯浆料
氧化石墨烯易于剥离成稳定的氧化石墨烯分散液,易于成膜。新型石墨烯市价
目前第六元素全资子公司常州第六元素半导体有限公司已与客户成功开发石墨烯超级铜复合材料(“超级铜”),“超级铜”利用CVD沉积技术制备而成,石墨烯超级铜导电率高于银10%,如成功应用于电机,若按10%替换,则每年节约用电,相当于葛洲坝电站近2个月的发电量,节约电费约20亿元。近日,中国中车高电导率铜基复合材料“超级铜”登上央视《焦点访谈》节目。据中国中车介绍,“超级铜”由中车研究院与上海交通大学张荻团队联合研发,是一种高电导率铜基复合材料。“超级铜”利用石墨烯较好的导电性和力学性能与铜材料片堆叠制成,实现了石墨烯和铜的优势互补。经过实验验证,超级铜的导电性能超过银10%,如果全国10%的电机用上这种“超级铜”材料,那么一年可以节省出180多亿度电。180亿度电相当于节省出一个葛洲坝电站(2022年葛洲坝电站完成发电量)。目前,“超级铜”已完成中试验证,验证了超级铜的量产可行性,并实现了小批量生产,接下来将加快批量化制造进程。新型石墨烯市价