石墨烯性能简介
• 光学性能 • 电学性能 • 力学性能 • 热学性能
光学性能
• 石墨烯具有优异的 光学性能。
• 理论和实验结果表 明，单层石墨烯吸 收2.3%的可见光 ，即透过率为 97.7%。
• 如图从基底到单层 石墨烯、双层石墨 烯的可见光透射率 依次相差2.3%。
电剩余一个p轨道电子形成一个 大键，电子可以自由移动，赋予石 墨烯优异的导电性。
石墨烯的 结构与性能
组员：
通 向 的 电 梯
比钻石还硬的材料 ——石墨烯
主要内容
• 石墨烯的定义 • 石墨烯的发现 • 石墨烯的结构 • 石墨烯的性能
石墨烯材料的定义
• 石墨烯（ Graphene）是一 种由碳原子以sp2 杂化轨道组成六角 型呈蜂巢晶格的平 面薄膜，只有一个 碳原子厚度的二维 材料。
石墨烯的结构
石墨烯的结构
• 如果有五边形和七边形存在 ，则会构成石墨烯的缺陷。
• 少量的五角元胞细胞会使石 墨烯翘曲，12个五角形石墨 烯会共同形成富勒烯。石墨 烯卷成圆桶形可以用为碳纳 米管 。
石墨烯的结构
• 石墨烯根据边缘碳 链的不同可以分为 锯齿型和扶手椅型 。
• 锯齿型石墨烯条带 通常为金属型，而 扶手椅型石墨烯条 带则可能为金属型 或半导体型。
力学性能
• 石墨烯是已知材料中强度和 硬度最高的晶体结构。
• 其抗拉强度和弹性模量分别 为125GPa和1.1TPa。
• 石墨烯的强度极限为42N/m2. 。
热学性能
• 石墨烯的室温热导率约为 5300 W/m·K，高于碳纳米 管和金刚石，是室温下铜 的热导率的10倍多。
• 石墨烯的理论比表面积可 达2630m2/g。
• 厚度仅有0.335纳 米，是构建其他维 数碳质材料的基本 单元。
石墨烯的发现
• 石墨烯（Graphene）是2004年由英国曼 彻斯特大学物理学家安德烈·海姆（Andre Geim）和康斯坦丁·诺沃肖洛夫（Kostya Novoselov）发现的，他们使用一种被称 为机械微应力技术（micromechanical cleavage） 的简单方法。
• 正是这种简单方法制备出来的简单物质— —石墨烯推翻了科学界一个长久以来的错 误认识——任何二维晶体不能在有限的温 度下稳定存在。
石墨烯的结构
• 完美的石墨烯是二维 的，它只包括六边形( 等角六边形)。
• 石墨烯中的碳-碳键长 约为0.142nm.每个晶 格内有三个键，连接 十分牢固，形成了稳 定的六边形状。垂直 于晶面方向上的键在 石墨烯的导电过程中 起到了很大的作用。
• 电子在石墨烯中传输时不易发生散 射，迁移率可达200000cm2/(V*s)， 约为硅中电子迁移率的140倍，其电 导率可达104S/m，是室温下导电性 最佳的材料。
电学性能
• 石墨烯的导电性可通过化学 改性的方法进行控制，并可 同时获得各种基于石墨烯的 衍生物。
• 双层石墨烯在一定条件下还 可呈现出绝缘性。