石墨烯调研报告

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石墨烯调研报告

2016年3月4日程毕康

1.石墨烯

石墨烯是一种可以单独存在的单原子层二维碳材料。石墨烯结构是由碳六元

环组成的二维周期蜂窝状点阵结构，它可以翘曲成零维的富勒烯(fullerene)，卷

成一维的碳纳米管(carbon nano-tube，CNT)或者堆垛成三维的石墨(graphite)，因

此石墨烯是构成其他石墨材料的基本单元。石墨烯的基本结构单元为有机材料中

最稳定的苯六元环，是最理想的二维纳米材料。理想的石墨烯结构是平面六边形

点阵，可以看作是一层被剥离的石墨分子，每个碳原子均为sp2杂化，并贡献剩

余一个p轨道上的电子形成大π键，π电子可以自由移动，赋予石墨烯良好的导

电性。二维石墨烯结构可以看做是形成所有sp2杂化碳质材料的基本组成单元。

石墨烯可以分为单层石墨烯，双层石墨烯和多层石墨烯。

2.石墨烯性能

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，远远高过了

电子在其他导体中的运动速度。石墨烯具有远远高于其他材料的导电性。

另外石墨烯透光率极高，在97%以上，只吸收 2.3%的可见光。石墨烯实际

上是一种透明、良好的导体。

石墨烯每个碳原子与相邻的三个碳原子行程三个C-C键，这些C-C键使得石

墨烯具有优异的力学性质和结构刚性。石墨烯的理论比表面积高达26.600m2/g,