石墨烯 简约大气ppt

定义
石墨烯是一种二维晶体，常见 的石墨是由一层层以蜂窝状有序排 列的平面碳原子堆叠而形成的，石 墨的层间作用力较弱，很容易互相 剥离，形成薄薄的石墨片。当把石 墨片剥成单层之后，这种只有一个 碳原子厚度的单层就是石墨烯。
制备方法
• 机械剥离法 通过机械力从新鲜石墨晶体的表面剥离石墨烯 片层。 • 加热SiC法 通过加热单晶SiC脱除Si，在单晶(0001)面上分 解出石墨烯片层。Berger等人已经能可控地制备出 单层. 或是多层石墨烯 。据预测这种方法很可能是 未来大量制备石墨烯的主要方法之一。 • 热膨胀法 • 化学法
超级计算机芯片-目前世上电阻率 最小的材料，电阻率仅为10-6 Ω•cm
应用
太空电梯缆线、替代硅生产超级计算机、光子 传感器、液晶显示材料、新一代太阳能电池
光子传感器
应用
太空电梯缆线、替代硅生产超级计算机、光子 传感器、液晶显示材料、新一代太阳能电池
可折叠的显示器
薄得像纸一样的iPhone概念手机
实现人类梦想
Dreams：对于强度比世界上最好的钢铁还要高 上百倍的石墨烯，如果能加以利用，不仅可以造出 纸片般薄的超轻型飞机材料、超坚韧的防弹衣，甚 至还可以制作23000英里长伸入太空的电梯，实现 人类坐电梯进入太空的梦想。 美国国家航空航天局（NASA）悬赏400万美金 鼓励科学家们进行这种电梯的开发。
简介
特性
展望
应用
神奇的特性
导电性；其中电子的运动 速度达到了光速的1/300， 远远超过了电子在一般
不透明度：可以吸收 大约2.3%的可见光
导体中的运动速度
电子运输
机械特性 ：人类已知强度 最高的物质，比钻石还 坚硬，强度比世界上最好 的钢铁还要高上100倍
石墨烯特性
特性
1 力学性质——比钻石还要硬
发现
他们采用一种简单的“微机械力分裂法” (microfolitation) 制备出了单原子厚度的碳膜——石墨烯, 这种两维碳材料表现了很高的结晶度而且异乎寻常地稳 定。这推翻了科学界的一个长久以来的错误认识——任 何二维晶体不能在有限的温度下稳定存在。 这一发现立刻震撼了科学界， 随后这种新型碳材料 成为材料学和物理学领域的一个研究热点。
简介
特性
展望
应用
石墨烯的展望
作为一种性质独特的新兴材料，关于石墨烯应用的 研究层出不穷 。 如果说瓦特发明蒸汽机改变了世界,是第一次工业革 命,法拉第发明了电磁感应,引发第二次革命,半导体 引发第三次革命,石墨稀将引发第四次革命。
石墨烯的展望
• 电子工程领域极具吸引力的室温弹道场效应管 • 进一步减小器件开关时间，THz超高频率的操作 响应特性 • 探索单电子器件 • 在同一片石墨烯上集成整个电路 • 其它潜在应用包括：复合材料；作为电池电极材 料以提高 电池效率、储氢材料领域、场发射材 料、量子计算机以及超灵敏传感器等领域 • 可应用于各种器件的特殊性能要被精确的控制 • 最重要的是石墨烯制备方法的改进，如何大量、 低成本制备高质量的石墨烯材料应该是未来研究 的一个重点
实验证明 从铅笔石墨中提取的石墨烯，竟然比钻石还坚 硬，强度比世界上最好的钢铁还要高上百倍，这项 科学发现刊登于近期的《科学》杂志，作者是两位 哥伦比亚大学的研究生，来自中国的韦小丁和韩裔 李琩钴。
Changgu Lee, et al. Graphene Measurement of the Elastic Properties and Intrinsic Strength of Monolayer Science 321, 385 (2008);
导电性
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。 石墨烯最大的特性是其中电子的运动速度达 到了光速的1/300，远远超过了电子在一般导体中 的运动速度。这使得石墨烯中的电子，或更准确地 ，应称为“载荷子”(electric charge carrier)，的性 质和相对论性的中微子非常相似。 石墨烯有相当的不透明度：可以吸收大约 2.3%的可见光。而这也是石墨烯中载荷子相对论性 的体现。
电子的相互作用
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。 石墨烯中的电子不仅与蜂巢晶格之间相互作用 强烈，而且电子和电子之间也有很强的相互作用。
其它特殊性质
• 石墨烯具有明显的二维电子特性。 • 在石墨烯中不具有量子干涉磁阻 • 石墨烯电子性质用量子力学的迪拉克方程来描述 比薛定谔方程 • 更好可控渗透性 • 离子导电体各向异性 • 超电容性 • ………………
神奇的新材料
石墨烯
简介
特性
展望
应用
http://v.youku.com/v_show/id_XMjgwMjQ0OTUy.html
发现
英国曼彻斯特大学教授安德烈· 海姆(Andre Geim)和康斯 坦丁· 诺沃肖洛夫(Kostya Novoselov)于2004年最早制作出石 墨烯（Graphene），并因此共同获得2010年诺贝尔物理学 奖。
应用
太空电梯缆线、替代硅生产超级计算机、光子 传感器、液晶显示材料、新一代太阳能电池
太空电梯缆线
应用
太空电梯缆线、替代硅生产超级计算机、光子 传感器、液晶显示材料、新一代太阳能电池
在室温下硅基处理器的运行速度达到 4-5GHz 后就很难在继续提高。
使用石墨烯作为基质生产出的处理器 能够达到1THz（即1000GHz）
2
出色的电学性质——电子运输
3
电子的Baidu Nhomakorabea互作用
4
其他特殊性能
比钻石还要硬
单层石墨烯的厚度非常薄，只有一个碳原子厚 ，约为0.34nm。但强度却与金刚石相当，非常坚硬 。在石墨烯样品微粒开始碎裂前，它们每100纳米 距离上可承受的最大压力可达到约2.9微牛。 瑞典皇家科学院（Royal Swedish Academy of Sciences）在发表2010年物理学奖时曾这样比喻其 强度，“利用单层石墨烯制作的吊床可以承载一只 4kg的兔子”。还有估算显示，如果重叠石墨烯薄 片，使其厚度与食品保鲜膜相同的话，便可承载2 吨重的汽车。
出色的电学性质
碳原子有四个价电子，这样每个碳原子都贡献 一个未成键的π电子，这些π电子与平面成垂直的方 向可形成轨道，π电子可在晶体中自由移动，赋予 石墨烯良好的导电性。此外，石墨烯是具有零带隙 的能带结构。
电子运输
单层石墨烯中的电子与空穴（Hole）载流子迁 移率有望在室下最大达到硅（Si）的100倍即20万 cm2/Vs。这一数值远远超过以往被认为载流子迁移 率最大为7.7万cm2/Vs的锑化铟（In）。而石墨烯 室下的电阻值却只有铜（Cu）的2/3。人们还发现 ，石墨烯可耐受1亿～2亿A/cm2的电流密度，这是 铜耐受量的100倍左右。载流子迁移速度很快，可 达到光的1/300。传热率与金刚石相当，再加上其 薄片形状，所以石墨烯作为划时代的散热材料备受 期待。
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应用
太空电梯缆线、替代硅生产超级计算机、光子 传感器、液晶显示材料、新一代太阳能电池
超级电容器结构（超级电容器不同于电池，在充放电时不会发生化 学反应，电能的存储或释放都是通过静电场建立的物理过程完成的）
其它应用
• • • • • • pH传感器 气体分子传感器 储氧材料 药物控制释放 离子筛 作为电极材料
简介
特性
展望
应用
应用
双层石墨烯降低元器件电噪声
美国IBM公司T· J· 沃森 研究中心的科学家，最近 攻克了在利用石墨构建纳 米电路方面最令人困扰的 难题，即通过将两层石墨 烯片叠加，可以将元器件 的电噪声降低10倍，由此 可以大幅改善晶体管的性 能，这将有助于制造出比 硅晶体管速度快、体积小 、能耗低的石墨烯晶体管 。
产业发展动态
1、海姆和诺沃肖洛夫获得2010年诺贝尔物理学奖。许多诺贝 尔科学奖项都是在获得成果十几或几十年后才颁发。而石墨烯 材料的制备成功距今才6年时间，就获得了诺贝尔奖。
2、在宁波举行的“2011中国科技创业计划大赛”颁奖仪式上 ，刘兆平和他的团队研发的石墨烯生产技术，把石墨烯5000 元每克的身价，降到了3元每克。借此项目获得了最高金额的 100万元大奖——“海外人才创业奖”。 3、在新出台的《十二五新材料产业规划 》中明确表明新材料 的发展重点：树脂基复合材料、C/C复合材料。 加快开发应用：陶瓷基复合材料，金属基复合材料。航空航天 应用非常广。 技术提高：炭纤维（十二五期间必须加快树脂基复合材料，特 别是炭炭复合材料（石墨烯））