2011年11月8日,中國寶安公告稱,其控股分公司深圳市貝特瑞新能源材料股份有限公司投入開發的石墨烯項目產品開發及中試獲得關鍵進展,“中試……石墨烯日產量已平穩在1公斤以上……”然而,一天之內,就有傳媒找出了疑問并開展質疑報道,或許是這樣的行為刺痛了寶安的神經,其也在兩天之內很快作出反應,再度披露澄清公告,稱中試公告中說的1公斤石墨烯是涵蓋了多層混合物。石墨烯和混合物,是存在天壤之別的兩個定義。依據相關資料記載,石墨烯*指厚度只有一個碳原子的單層石墨。其他層數的石墨材質都不能叫石墨烯,并且其他層數的石墨材質與石墨烯價錢相距極大。目前,石墨烯在中國市場上的價位5倍于金子,超過2000元/克,而多層石墨烯(納米石墨)價位約莫8元/克。由于石墨烯與多層石墨烯在導電性、機械性等性能上區別龐大,也是致使價位歧異極大的緣故。“11月8日的公告中稱中試得到關鍵進展,說是‘石墨烯’。石墨烯的導熱性能優異,易分散,易加工。陜西石墨烯納米材料
石墨烯的研究熱潮也吸引了國內外材料植被研究的興趣,石墨烯材料的制備方法已報道的有:機械剝離法、化學氧化法、晶體外延生長法、化學氣相沉積法、有機合成法和碳納米管剝離法等。1、微機械剝離法2004年,Geim等***用微機械剝離法,成功地從高定向熱裂解石墨(highlyorientedpyrolyticgraphite)上剝離并觀測到單層石墨烯。Geim研究組利用這一方法成功制備了準二維石墨烯并觀測到其形貌,揭示了石墨烯二維晶體結構存在的原因。微機械剝離法可以制備出高質量石墨烯,但存在產率低和成本高的不足,不滿足工業化和規模化生產要求,目前只能作為實驗室小規模制備。2、化學氣相沉積法化學氣相沉積法(ChemicalVaporDeposition,CVD)***在規模化制備石墨烯的問題方面有了新的突破。CVD法是指反應物質在氣態條件下發生化學反應,生成固態物質沉積在加熱的固態基體表面,進而制得固體材料的工藝技術。麻省理工學院的Kong等、韓國成均館大學的Hong等和普渡大學的Chen等在利用CVD法制備石墨烯。他們使用的是一種以鎳為基片的管狀簡易沉積爐,通入含碳氣體,如:碳氫化合物,它在高溫下分解成碳原子沉積在鎳的表面,形成石墨烯,通過輕微的化學刻蝕,使石墨烯薄膜和鎳片分離得到石墨烯薄膜。單層石墨烯吸附常州第六元素是專業從事石墨烯研發、生產及銷售的專精特新小巨人企業。
納米碳材料是指分散相尺度至少有一維小于100nm的碳材料。分散相既可以由碳原子組成,也可以由異種原子(非碳原子)組成,甚至可以是納米孔。納米碳材料主要包括四種類型:石墨烯、碳納米管,碳納米纖維,納米碳球。碳元素是自然界中存在的與人類**密切相關、**重要的元素之一,它具有SP、SP2、SP3雜化的多樣電子軌道特性,在加之SP2的異向性導致晶體的各向導性和其它排列的各向導性。因此以碳元素為***構成元素的碳素材料具有各式各樣的性質,并且新碳素相合新碳素材料還不斷被發現和人工制得。事實上,沒有任何元素能像碳這樣作為單一元素可形成像三維金剛石晶體、二維石墨層片、一維卡賓和碳納米管、零維富勒烯分子等如此之多的結構與性質完全不同的物質。表1給出了碳的化學鍵合及其形成的各種典型有機物、無機物和碳相的例子。
石墨烯內部碳原子的排列方式與石墨單原子層一樣以sp雜化軌道成鍵,并有如下的特點:碳原子有4個價電子,其中3個電子生成sp鍵,即每個碳原子都貢獻一個位于pz軌道上的未成鍵電子,近鄰原子的pz軌道與平面成垂直方向可形成π鍵,新形成的π鍵呈半填滿狀態。研究證實,石墨烯中碳原子的配位數為3,每兩個相鄰碳原子間的鍵長為1.42×10米,鍵與鍵之間的夾角為120°。除了σ鍵與其他碳原子鏈接成六角環的蜂窩式層狀結構外,每個碳原子的垂直于層平面的pz軌道可以形成貫穿全層的多原子的大π鍵(與苯環類似),因而具有優良的導電和光學性能。石墨烯具有非常良好的光學特性,在較寬波長范圍內吸收率約為2.3%,看上去幾乎是透明的。在幾層石墨烯厚度范圍內,厚度每增加一層,吸收率增加2.3%。大面積的石墨烯薄膜同樣具有優異的光學特性,且其光學特性隨石墨烯厚度的改變而發生變化。這是單層石墨烯所具有的不尋常低能電子結構。室溫下對雙柵極雙層石墨烯場效應晶體管施加電壓,石墨烯的帶隙可在0~0.25eV間調整。施加磁場,石墨烯納米帶的光學響應可調諧至太赫茲范圍。氧化石墨易于接枝改性,可與復合材料進行原位復合。
科學家們已成功運用二維材料組裝成了兼具很小人造孔的海水脫鹽設備,容許直徑大于其裂縫本身的離子通過,沖破了傳統觀念,為制造高通量水脫鹽膜鋪墊了道路。曼徹斯特大學國家石墨烯研究所(NGI)的研究人員成功地在一個尺碼*為幾埃()的新型膜片上制造了小尺碼的狹縫。這使得能夠研究各種離子到底如何通過這些細微的孔。這些狹縫由石墨烯、六方氮化硼(hBN)和二硫化鉬(MoS2)制成,并且令人驚訝的是,它容許直徑大于其自身尺碼的離子時有發生滲透。這種尺碼排阻研究利于更好地明了相近規模的生物過濾器如水通道蛋白的工作機理,從而有助于開發用以海水脫鹽和相關技術的高通量過濾器。對于對流體及其過濾行為感興趣的科學家來說,可控地制造大小相近小離子和單個水分子的毛細管是一個***但好像遙遠的目標。研究人員始終在試圖模擬自然時有發生的離子運輸系統,但實情驗證這是不容易的。用到基準技術和常規材質制造的通道不幸受到材質表面固有粗糙度的限制,其大小一般而言比小離子的水合直徑大**少十倍。今年早些時候,NGI開發的石墨烯氧化物衍生膜受到相當大的關注,是新型過濾技術的潛力運動員。石墨烯是電化學生物傳感器的理想材料。陜西石墨烯納米材料
石墨烯適用于鋰離子電池正負極材料,可有效提高電池能量,改善循環壽命和倍率性能。陜西石墨烯納米材料
石墨烯導電性能較好,且具有很高的熱輻射系數,在散熱涂料中添加石墨烯,通過“導熱搭橋”機理,涂層的散熱面積大幅增加,有助于將熱源的熱量快速散發。此外,漆膜中的石墨烯,還能夠避免因高溫造成的涂層耐老化性下降,有助于在高溫環境中長期使用。石墨烯輻射的光波波長是3—15微米左右,與人體發射的紅外頻譜接近,所以,石墨烯能發射的“生命光波”被吸收產生溫熱效應,能與生物體內細胞的水分子產生***的“共振”,使人體微血管擴張,血液循環加快,促進機體的新陳代謝,提高機體的免疫能力。在緊身運動衣、瑜珈服、慢跑服、泳裝、防曬服、跑步鞋等運動系列中,使用石墨烯錦綸長絲或混紡紗線,可以利用石墨烯錦綸AAA級抑菌、持續導熱、防紫外線和高耐磨等特性,從而得到防臭、親膚、散熱、防曬的多功能性運動面料。在無縫內衣、棉紡內衣、嬰孕內衣等內衣系列中,使用石墨烯錦綸長絲或混紡紗線,可以利用石墨烯錦綸AAA級抑菌、無重金屬、遠紅外等特性,從而得到安全、康護、舒適的多功能內衣面料。在床墊、床單、被套、沙發套等家紡系列中,使用石墨烯錦綸長絲或混紡紗線,可以利用石墨烯錦綸AAA級抑菌、無重金屬、防螨、遠紅外等特性。陜西石墨烯納米材料