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石墨烯“材料”

石墨烯 Graphene 是一種由碳原子以 sp2 雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的單層二維碳納米材料，這種穩(wěn)定二維蜂巢狀晶格結構賦予了石墨烯力學、光學、電學和微觀性質等極為優(yōu)異的性能，被稱為“材料”。石墨烯是一種“透明”的導體，可以用來替代現(xiàn)在的液晶顯示材料，用于生產(chǎn)下一代電腦、電視、手機的顯示屏。石墨烯是碳的各種形態(tài)中的基本結構，可以從石墨烯成功制備出如富勒烯、碳納米管，彈道晶體管等其他碳素新材料，石墨烯也因此被稱為“碳材料”。單層石墨烯屬于二維晶體，由于二維晶體具有熱力學不穩(wěn)定性，所以其附帶褶皺（褶皺是二維石墨烯存在的必要條件）。

一般認為石墨烯是一種拓撲絕緣體，內(nèi)部絕緣、表面導電，是一種不同于導體和絕緣體的新的凝聚態(tài)。

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石墨礦怎樣來提煉石墨烯技術

方法一：石墨層片之間有較弱范德華力結合，簡單施加外力即可將石墨烯“撕拉”下來。蓋姆就是用這種方法。

方法二：將石墨表面在另一個固體表面上摩擦，使石墨烯層片附著在固體表面上，但尺寸不宜控制，此方法操作簡單，但產(chǎn)量極低。

方法三：機械剝離法，現(xiàn)在一般的企業(yè)的石墨烯粉體制備都是用這種方法

石墨烯的全球產(chǎn)業(yè)化

近年來，美國、歐洲、日本、韓國等國家對石墨烯投人了大量人力財力，石墨烯相關扶持政策與產(chǎn)業(yè)化研究也提上議程。目前公司主營業(yè)務包括：石墨烯制備設備、微波石墨烯爆裂設備、石墨烯膨化、石墨烯生產(chǎn)設備、單層石墨烯生產(chǎn)線等工作原理兩種（或多種）氣體，由氣體鋼瓶經(jīng)減壓閥減壓（所需壓力≤0。2013年1月，歐盟委i員會將石墨烯列為未來新興技術的支柱材料之一，拿出10億歐元專項資金資助石墨烯制備與應用研究工作。美國國家自然科學基i金會資助了超過500項有關石墨烯的研究，重點包括石墨烯制備、石墨烯復合材料生產(chǎn)、存儲器件開發(fā)和石墨烯生物傳感器等方向。美國高i級研究計劃署也開展了多項石墨烯研究項目，以開發(fā)更輕更小、更快和更高頻的電子器件為核心目的。

什么是石墨烯電池？

墨烯(Graphene)是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個碳原子厚度的二維材料。石墨烯目前是世上薄卻也是堅硬的納米材料，它幾乎是完全透明的，只吸收2.3%的光，同時也是世界上電阻率i小的材料。

所謂的石墨烯電池是利用鋰離子在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運動的特性，開發(fā)出的一種新能源電池。作為目前薄、堅硬、導電導熱性能強的一種新型納米材料，石墨烯的概念自2004年問世以來一直備受關注。

以動力電池領域為例，石墨烯是具有良好應用前景的鋰離子電池正負極材料。同時，石墨烯聚合材料電池的重量僅為傳統(tǒng)電池50%，成本將比鋰電池低77%。從性能來看，石墨烯鋰電池充電一次，耗時也不超過10分鐘。

由于其獨有的特性，石墨烯被稱為“神奇材料”，科學家甚至預言其將“徹底改變21世紀”。

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石墨烯電池優(yōu)勢

石墨烯被科學家譽為“新材料之i王”，是人類已知強度高、韌性好、重量輕、透光率高、導電性佳的新型納米材料，將其運用到電池中，電池具有充放電時間快、儲能密度大、續(xù)航長等特點，行對石墨烯電池技術寄予很高的期望，成為了車企及研究機構研發(fā)的重點。

石墨烯電池進展

石墨烯電池的優(yōu)勢不僅對于新能源汽車行業(yè)有幫助，在如手機電池等其他電器電池方面也有很多的幫助作用。電池和超級電容器是電化學儲能的核心器件，而電化學儲能則是當今全球發(fā)展最為迅速的儲能技術。據(jù)了解，珠海聚碳和哈工大合作成立石墨烯電池實驗室，劍指汽車動力電池技術，目前研發(fā)石墨烯聚合材料電池的儲能量是傳統(tǒng)電池產(chǎn)品的三倍，用此電池提供電力的電動汽車能行駛超1000公里，且充電時間大大減少，電池的重量不足傳統(tǒng)電池的一半。

石墨烯的未來可能用途：

碳原子呈六角形網(wǎng)狀鍵合的材料“石墨烯”具有很多出色的電特性、熱特性以及機械特性。碳材料的微波吸收能力高度依賴于它們的化學成分和結構，由Maxwell-Garnett有效介質理論可知，Gr的π－π共軛結構對微波會產(chǎn)生強烈的吸收，即Gr是一種良好的吸波材料。具體來說，具有在室溫下也高達20萬cm2/Vs以上的載流子遷移率，以及遠遠超過銅的對大電流密度的耐性。為此，石墨烯有看用于高速晶體管、觸摸面板、太陽能電池用透明導電膜，以及成本低于銅但與銅相比可通過大電流的電線等。

近，據(jù)國外媒報道，石墨烯擁有極強的光吸收能力，并且還能把吸收的光波迅速轉化為波長更短、頻率更高的激光，持續(xù)時間為幾飛秒?？茖W家們表示，利用這個新發(fā)現(xiàn)，未來他們可以發(fā)明更耐高溫的激光發(fā)i射器（石墨烯超耐高溫）。

當然，這個發(fā)現(xiàn)目前僅存在于實驗室，如果科學家們建立出實體模型，將能夠增加激光發(fā)射i器的使用壽命和發(fā)射功率。

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微波法制備石墨烯的優(yōu)勢

目前，國內(nèi)外制備Gr 的方法通常為機械剝離法、化學氣相沉積法( CVD)、SiC 外延生長法、氧化還原法等。95億美元，之后將加速發(fā)展，于2023年超過13億美元，復合增長率高達47%。不同方法各有優(yōu)缺點，且制備的Gr 在性質和形貌上差異較大，難以滿足各個領域對高質量Gr 的需求。同時，這些方法還存在設備昂貴或工藝復雜等缺點，使得其規(guī)?；a(chǎn)大為受限。所以，發(fā)展一種簡便快捷、低能耗制備Gr 的方法顯得尤為重要。微波法制備石墨烯時，前驅體吸收微波，微波能量通過石墨化結構中π電子的移動轉化為熱能，將前驅體中的含氧官能團以及摻雜的物質快速分解成CO2和H2O 氣體。當這些氣體產(chǎn)生的壓力超過片層間的范德華力時，石墨層之間剝離開，從而得到石墨烯。該法不僅剝離效果較好，而且制備過程避免了使用化學還原劑，是一種非常有前景的綠色制備方法。