石墨烯是什么东西啊?
石墨烯是一种以sp²杂化连接的碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料。
石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。
石墨烯是已知强度最高的材料之一，同时还具有很好的韧性，且可以弯曲，石墨烯的理论杨氏模量达1.0TPa，固有的拉伸强度为130GPa。而利用氢等离子改性的还原石墨烯也具有非常好的强度，平均模量可大0.25TPa。
由石墨烯薄片组成的石墨纸拥有很多的孔，因而石墨纸显得很脆，然而，经氧化得到功能化石墨烯，再由功能化石墨烯做成石墨纸则会异常坚固强韧。
光学特性：
石墨烯具有非常良好的光学特性，在较宽波长范围内吸收率约为2.3%，看上去几乎是透明的。在几层石墨烯厚度范围内，厚度每增加一层，吸收率增加2.3%。大面积的石墨烯薄膜同样具有优异的光学特性，且其光学特性随石墨烯厚度的改变而发生变化。
这是单层石墨烯所具有的不寻常低能电子结构。室温下对双栅极双层石墨烯场效应晶体管施加电压，石墨烯的带隙可在0~0.25eV间调整。施加磁场，石墨烯纳米带的光学响应可调谐至太赫兹范围。
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2024-07-09 广告
石墨烯是是由碳原子以六角形蜂巢晶格排列形成，只有一个碳原子厚度的二维材料。石墨烯在光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景。
石墨烯拥有优异的光学、电学、力学等特性，这种新型材料的结构其实非常简单，就是将碳原子按蜂窝状布置，其实在自然界中，就存在着石墨烯这种材料，只是很难将其剥离成单层结构，石墨烯如果一层层叠加起来就是石墨，仅1毫米厚的石墨大约就包含了300万层的石墨烯，后来国外科学家利用机械剥离法，成功分离出了单层的石墨烯结构，如今工业上生产石墨烯的方式主要有机械剥离法、氧化还原法、SiC外延生长法，薄膜生产方法为化学气相沉积法等几种。
优势
石墨烯拥有良好的导电性，如果将其制成导体，能够用于超导技术领域，因为它几乎不会产生电阻，后来出现的石墨烯电池，性能更是远远超越锂电池，因为石墨烯电池的单位电容量更大，可以有效增加电池的能量存储，从而增加工作时间，并且比锂电池更加安全，不用担心自燃等问题。
其次，用石墨烯甚至有望搭建太空电梯，因为它是世界最轻，同时结构最坚固的材料，就有日本科学家提出，可以用这种材料来建设通往太空的电梯装置，将石墨烯制成碳纳米管，只需要很细的横截面，就可以让碳纳米管具有很强的承重能力，搭建太空电梯完全存在可能性，目前主要问题是如何大批量低成本地生产出碳纳米管，因为现在制约它的主要是生产工艺以及制造成本。
2004年，二维结构石墨烯的发现推翻了“热力学涨落不允许二维晶体在有限温度下自由存在”的认知，震撼了整个物理界，它的发现者---英国曼切斯特大学物理和天文学系的Geim和Novoselov也因此获得了2008年诺贝尔物理学奖的提名。与碳纳米管相比，石墨烯有完美的杂化结构，大的共轭体系使其电子传输能力很强，而且合成石墨烯的原料是石墨，价格低廉，这表明石墨烯在应用方面将优于碳纳米管。与硅相比，石墨烯同样具有独特优势:硅基的微计算机处理器在室温条件下每秒钟只能执行一定数量的操作，然而电子穿过石墨烯几乎没有任何阻力，所产生的热量也非常少。另外，石墨烯本身就是一个良好的导热体，可以很快地散发热量。由于具有优异的性能，如果由石墨烯制造电子产品，则运行的速度可以得到大幅提高。速度还不是石墨烯的唯一优点。硅不能分割成小于10nm的小片，否则其将失去诱人的电子性能;与硅相比，石墨烯被分割时其基本物理性能并不改变，而且其电子性能还有可能异常发挥。因而，当硅无法再分割得更小时，比硅还小的石墨烯可继续维持摩尔定律，从而极有可能成为硅的替代品推动微电子技术继续向前发展。
单层石墨烯（Graphene）：指由一层以苯环结构（即六角形蜂巢结构）周期性紧密堆积的碳原子构成的一种二维碳材料。
双层石墨烯（Bilayer or double-layer graphene）：指由两层以苯环结构（即六角形蜂巢结构）周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式（包括AB堆垛、AA堆垛等）堆垛构成的一种二维碳材料。
少层石墨烯（Few-layer）：指由3-10层以苯环结构（即六角形蜂巢结构）周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式（包括ABC堆垛，ABA堆垛等）堆垛构成的一种二维碳材料。
多层石墨烯又叫厚层石墨烯（multi-layer graphene）：指厚度在10层以上10nm以下苯环结构（即六角形蜂巢结构）周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式（包括ABC堆垛、ABA堆垛等）堆垛构成的一种二维碳材料。
