什么是石墨烯_石墨烯是什么提炼的

　　石墨烯是什么

　　石墨烯是一种从石墨材料中剥离出的单层碳原子面材料，是碳的二维结构。这种石墨晶体薄膜的厚度只有0.335纳米，把20万片薄膜叠加到一起，也只有一根头发丝那么厚。它是2004年由曼彻斯特大学的科斯提亚诺沃谢夫和安德烈盖姆小组首先发现的。石墨烯的问世引起了全世界的研究热潮。它不仅是已知材料中最薄的一种，还非常牢固坚硬；作为单质，它在室温下传递电子的速度比已知导体都快。

　　石墨烯在原子尺度上结构非常特殊，必须用相对论量子物理学才能描绘。 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。

　　石墨毡石墨烯中电子受到的干扰也非常小。

　　石墨烯的特性

　　就是这样用胶带“撕”出来的石墨烯，给这两位英国科学家带来了诺贝尔奖，同时也在全球科学界掀起了石墨烯的研究热潮。科研发现，石墨烯的这种单原子结构，使其具备了许多非同一般的神奇特性。

　　首先，非常薄。石墨烯是目前已知最薄的纳米材料。有多薄？1毫米厚的的石墨薄片，能剥离出多达300万块石墨烯。

　　其次，透明度高，光敏感性好。石墨烯对红外光、可见光、紫外光的透光率均达97.7%；其透光性在较宽的波长范围内都很好，被其吸收的光还能迅速转化为其他波长的光。

　　第三，密闭性好。不透气、也不透水，对强碱、强酸等腐蚀性溶液有很强的抵御能力；能有效抑制细菌的生长。

　　第四，强度高。石墨烯的强度是钻石强度的2倍、钢材的200倍，是已知硬度最高的材料。有人这样打比方：将与食品保鲜膜薄厚一样的石墨烯制品盖在一只杯子上，想用铅笔头戳破它，得一头大象站在铅笔上才行。

　　第五，韧性非常好。石墨烯是已知的最柔韧的材料，且抗压力非常高。普通的石墨烯包装袋可提起一辆2吨重的汽车。

　　第六，电阻率低，是已知的导电性最好的材料，被称为超强导体；它还是已知的最优良的导热体。此外，石墨烯的敏感性高，即使是微小的气体分子吸附或释放，都可以通过石墨烯上微小的电阻变化来检测到。

　　石墨烯是什么提炼的

　　石墨烯分为石墨烯粉体和石墨烯薄膜两大类。常见的石墨粉体生产的方法为机械剥离法、氧化还原法、SiC外延生长法。石墨烯薄膜生产方法为化学气相沉积法（CVD）。

　　一、石墨烯粉体生产方法

　　1、机械剥离法

　　机械剥离法是利用物体与石墨烯之间的摩擦和相对运动，得到石墨烯薄层材料的方法。这种方法操作简单，得到的石墨烯通常保持着完整的晶体结构

　　2、氧化还原法

　　氧化还原法是通过使用硫酸、硝酸等化学试剂及高猛酸钾、双氧水等氧化剂将天然石墨氧化，增大石墨层之间的间距，在石墨层与层之间插入氧化物，制得氧化石墨。然后将反应物进行水洗，并对洗净后的固体进行低温干燥，制得氧化石墨。通过物理剥离、高温膨胀等方法对氧化石墨粉体进行剥离，制得氧化石墨烯。最后通过化学法将氧化石墨烯还原，得到石墨烯。这种方法操作简单，产量高，但是产品质量较低 。氧化还原法使用硫酸、硝酸等强酸，以及使用大量的水进行清洗，带大较大的环境污染。

　　3、SiC外延法

　　SiC外延法是通过在超高真空的高温环境下，使硅原子升华脱离材料，剩下的C原子通过自组形式重构，从而得到基于SiC衬底的石墨烯。这种方法可以获得高质量的石墨烯，但是这种方法对设备要求较高。

　　二、石墨烯薄膜生产方法

　　CVD是使用含碳有机气体为原料进行气相沉积制得石墨烯薄膜的方法。这是目前生产石墨烯薄膜最有效的方法。这种方法制备的石墨烯具有面积大和质量高的特点，但现阶段成本较高，工艺条件还需进一步完善。由于石墨烯薄膜的厚度很薄，因此大面积的石墨烯薄膜无法单独使用，必须附着在宏观器件中才有使用价值，例如触摸屏、加热器件等。

　　石墨烯（Graphene）是由碳原子构成的只有一层原子厚度的二维晶体。

　　在2015年石墨烯发现之前，石墨烯既是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。它是目前自然界最薄、强度最高的材料，如果用一块面积1平方米的石墨烯做成吊床，本身重量不足1毫克便可以承受一只一千克的猫。

　　石墨烯目前最有潜力的应用是成为硅的替代品，制造超微型晶体管，用来生产未来的超级计算机。用石墨烯取代硅，计算机处理器的运行速度将会快数百倍。

　　另外，石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光。另一方面，它非常致密，即使是最小的气体原子（氢原子）也无法穿透。这些特征使得它非常适合作为透明电子产品的原料，如透明的触摸显示屏、发光板和太阳能电池板。

　　作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，石墨烯被称为“黑金”，是“新材料之王”。