特种功能材料 石墨烯

3. Optimal mechanical properties
金刚石制成的 探针对这些放置 在小孔上的石墨 烯施加压力，以 测试它们的承受 能力
石墨烯样品开始断裂前， 其每100nm上可承受的最大压 力达到2.9uN,这一结果相当 于要施加55N的力才可以使1m 的石墨烯断裂。由此可见石 墨烯具有相当好的力学性能。
英国曼彻斯特大学教授安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫于2004年 最早制作出石墨烯，并因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖
他的研究小组把石墨烯加工为氧化石墨烯后，制成一种薄膜，其强度和韧性都
很好。具有特殊的隔气透水的性能。用这种薄膜封装的绝大部分气体和液体都无法逸 出来，显示出良好的密封性，唯有水能够照常蒸发。用这种薄膜封好一瓶伏特加酒， 结果随着水分蒸发，酒的味道越来越浓。
远远超过了电子在一般导体中的运动速度（非常高的电子迁移率）。 因此，在微电子领域, 制造超微型晶体管，用来生产未来的超级计算机，
以获得更高的速度，石墨烯有可能会成为硅的替代品。
石墨烯结构非常稳定，迄今为止，研究者仍未发现石墨烯中有碳原子缺失的 情况。石墨烯中各碳原子之间的连接非常柔韧，当施加外部机械力时，碳原子面 就弯曲变形，从而使碳原子不必重新排列来适应外力，也就保持了结构稳定。这 种稳定的晶格结构使碳原子具有优秀的导电性。石墨烯中的电子在轨道中移动时， 不会因晶格缺陷或引入外来原子而发生散射。由于原子间作用力十分强，在常温 下，即使周围碳原子发生挤撞，石墨烯中电子受到的干扰也非常小。
Monolayer
石墨烯中电子间以及电子与蜂窝状栅格间 均存在着强烈的相互作用
类似石墨表面，石墨烯可以吸附 和脱附各种原子和分子
The shadowed area delineates the unit cell of graphene with its two non-equivalent atoms
1.2 Multitude of striking properties of single-and few layer graphene
1. High carrier mobility and the quantum Hall effect ② quantum Hall effect 石墨烯还表现出了异常的整数量子霍尔行为。其霍尔电导为量子电导的奇数倍，
1.2 Multitude of striking properties of single-and few layer graphene
1. High carrier mobility and the quantum Hall effect ① High carrier mobility 导电性最好的材料，载流子（电子）在其中的运动速度达到了光速的1/300，
石墨烯
人类目前最强功能材料
英国曼彻斯特大学教授安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫于2004年 最早制作出石墨烯，并因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖
石墨烯
人类目前最强功能材料
强行将石墨分离成较小的碎片， 从碎片中剥离出较薄的石墨薄片， 然后用普通的塑料胶带粘住薄片 的两侧，撕开胶带，薄片也随之 一分为二。不断重复这一过程， 就可以得到越来越薄的石墨薄片， 而其中部分样品仅由一层碳原子构成
1.2 Multitude of striking properties of single-and few layer graphene
3. Optimal mechanical properties 石墨是矿物质中最软的，其莫氏硬度只有1-2 级，但被分离成一个碳原子
厚度的石墨烯后，性能则发生突变，其硬度将比莫氏硬度10 级的金刚石还高， 却又拥有很好的韧性，且可以弯曲。
A是表面钻有小孔的晶体薄板， 这些孔的直径为1--1.5um C是对放在晶体板上的石墨烯 进行纳米压痕处理的原理图。
1.3 Preparation of graphene
1.3 Preparation of graphene
Graphene can be
0D: fullerenes (wrapped up) 1D: nanotubes (rolled into) 3D: graphite (stacked into)
1. About graphene 1.1 Graphene structure
A new carbon material A sp2-பைடு நூலகம்ybridized carbon sheet
With one-atom-thick and two-dimensional conjugated honeycomb crystal lattice structure
从左到右：在石墨烯上印好的银电极把材料分成大小为3.1英寸的区 域；组装好的石墨烯触摸屏面板；接到电脑上使用的石墨烯触摸屏
Outline
1. 石墨烯
1.1 石墨烯的结构 1.2石墨烯奇异的性能 1.3 石墨烯的制备 1.4 石墨烯的应用
2. 石墨烯的研究
2.1 石墨烯和氧化石墨烯的制备 2.1.1石墨烯和氧化石墨烯膜 2.1.2石墨烯和氧化石墨烯在溶剂中的分散 2.1.3 TiO2/ZnO-石墨烯纳米复合材料 2.1.4 基于石墨烯的量子点
据测算如果用石墨烯制成厚度相当于普通食品塑料包装袋厚度的薄膜（厚 度约100 纳米），那么它将能承受大约两吨重物品的压力，而不至于断裂
根据石墨烯超薄，强度超大的特性，石墨烯可被广泛应用于各领域，比如 超轻防弹衣，超薄超轻型飞机材料等。
1.2 Multitude of striking properties of single-and few layer graphene
且可以在室温下观测到。这个行为已被科学家解释为“电子在石墨烯里遵守相对论量 子力学，没有静质量。
1.2 Multitude of striking properties of single-and few layer graphene
2. The mechanical flexibility and high optical transparency------flexible electronics