石墨烯性能指標

『壹』 石墨烯有哪些特性

力學特性
石墨烯是已知強度最高的材料之一，同時還具有很好的韌性，且可以彎曲，石墨烯的理論楊氏模量達1.0TPa，固有的拉伸強度為130GPa。而利用氫等離子改性的還原石墨烯也具有非常好的強度，平均模量可大0.25TPa。由石墨烯薄片組成的石墨紙擁有很多的孔，因而石墨紙顯得很脆，然而，經氧化得到功能化石墨烯，再由功能化石墨烯做成石墨紙則會異常堅固強韌。

電子效應
石墨烯在室溫下的載流子遷移率約為15000cm2/（V·s），這一數值超過了硅材料的10倍，是目前已知載流子遷移率最高的物質銻化銦（InSb）的兩倍以上。在某些特定條件下如低溫下，石墨烯的載流子遷移率甚至可高達250000cm2/（V·s）。與很多材料不一樣，石墨烯的電子遷移率受溫度變化的影響較小，50~500K之間的任何溫度下，單層石墨烯的電子遷移率都在15000cm2/（V·s）左右。

熱性能
石墨烯具有非常好的熱傳導性能。純的無缺陷的單層石墨烯的導熱系數高達5300W/mK，是目前為止導熱系數最高的碳材料，高於單壁碳納米管（3500W/mK）和多壁碳納米管（3000W/mK）。當它作為載體時，導熱系數也可達600W/mK。此外，石墨烯的彈道熱導率可以使單位圓周和長度的碳納米管的彈道熱導率的下限下移。

光學特性
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%。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。
當入射光的強度超過某一臨界值時，石墨烯對其的吸收會達到飽和。這些特性可以使得石墨烯可以用來做被動鎖模激光器。這種獨特的吸收可能成為飽和時輸入光強超過一個閾值，這稱為飽和影響，石墨烯可飽和容易下可見強有力的激勵近紅外地區，由於環球光學吸收和零帶隙。由於這種特殊性質，石墨烯具有廣泛應用在超快光子學。

溶解性：在非極性溶劑中表現出良好的溶解性，具有超疏水性和超親油性。

熔點：科學家在2015年的研究中表示約4125K，有其他研究表明熔點可能在5000K左右。

其他性質：可以吸附和脫附各種原子和分子。

『貳』 石墨烯的電學性能

石墨烯結構非常穩定，迄今為止，研究者仍未發現石墨烯中有碳原子缺失的情況。石墨烯中各碳原子之間的連接非常柔韌，當施加外部機械力時，碳原子面就彎曲變形，從而使碳原子不必重新排列來適應外力，也就保持了結構穩定。這種穩定的晶格結構使碳原子具有優秀的導電性。石墨烯中的電子在軌道中移動時，不會因晶格缺陷或引入外來原子而發生散射。由於原子間作用力十分強，在常溫下，即使周圍碳原子發生擠撞，石墨烯中電子受到的干擾也非常小。 石墨烯最大的特性是其中電子的運動速度達到了光速的1/300，遠遠超過了電子在一般導體中的運動速度。這使得石墨烯中的電子，或更准確地，應稱為「載荷子」(electric charge carrier)，的性質和相對論性的中微子非常相似。 石墨烯有相當的不透明度：可以吸收大約2.3%的可見光。而這也是石墨烯中載荷子相對論性的體現。

『叄』 石墨烯的基本特性

石墨烯具有完美的二維晶體結構，它的晶格是由六個碳原子圍成的六邊形，厚度為一個原子層。碳原子之間由σ鍵連接，結合方式為sp2雜化，這些σ鍵賦予了石墨烯極其優異的力學性質和結構剛性。石墨烯的硬度比最好的鋼鐵強100倍，甚至還要超過鑽石。在石墨烯中，每個碳原子都有一個未成鍵的p電子，這些p電子可以在晶體中自由移動，且運動速度高達光速的1/300，賦予了石墨烯良好的導電性。石墨烯是新一代的透明導電材料，在可見光區，四層石墨烯的透過率與傳統的ITO薄膜相當，在其它波段，四層石墨烯的透過率遠遠高於ITO薄膜。
石墨烯是已知的世上最薄、最堅硬的納米材料，它幾乎是完全透明的，只吸收2.3%的光；導熱系數高達5300W/m·K，高於碳納米管和金剛石，常溫下其電子遷移率超過15000cm2/V·s，又比納米碳管或硅晶體高，而電阻率只約10-6Ω·cm，比銅或銀更低，為世上電阻率最小的材料。因其電阻率極低，電子遷移的速度極快，因此被期待可用來發展更薄、導電速度更快的新一代電子元件或晶體管。由於石墨烯實質上是一種透明、良好的導體，也適合用來製造透明觸控屏幕、光板、甚至是太陽能電池。
石墨烯的出現在科學界激起了巨大的波瀾。人們發現，石墨烯具有非同尋常的導電性能，超出鋼鐵數十倍的強度和極好的透光性，它的出現有望在現代電子科技領域引發一輪革命。在石墨烯中，電子能夠極為高效地遷移，而傳統的半導體和導體，例如硅和銅遠沒有石墨烯表現得好。由於電子和原子的碰撞，傳統的半導體和導體用熱的形式釋放了一些能量，2013年一般的電腦晶元以這種方式浪費了72%-81%的電能，石墨烯則不同，它的電子能量不會被損耗，這使它具有了非比尋常的優良特性。
石墨烯獨特的性能與其電子能帶結構緊密相關。以獨立碳原子為基，將周圍碳原子產生的勢作為微擾，可以用矩陣的方法計算出石墨烯的能級分布。在狄拉克點（Dirac Point）附近展開，可得能量與波矢呈線性關系（類似於光子的色散關系），且在狄拉克點出現奇點（singularity）。這意味著在費米面附近，石墨烯中電子的有效質量為零，這也解釋了該材料獨特的電學等性質。

『肆』 新能源電車新型石墨烯電池，安全性和性能到底怎樣呢

目前還沒有車企真正開始量產化石墨烯電池，所以相關的安全性和性能還很難進行評價。近日，廣汽集團在其社交平台上，發布了一則海報，顯示其全新研發的電池，將具備快充，長續航和超高安全性等問題。據悉，這款由廣汽集團研發的電池，採用了石墨烯技術，可實現最快8分鍾充滿電，並且其續航將達到1000公里，而且其安全性是經過撞擊實驗。而且據廣汽投入，這款新電池很快就開始量產，今年大家就能看到第一輛打造石墨烯電池的汽車了。該消息一出，就吸引了不少的網友的注意，要知道，現在新能源車最大的障礙就是續航和安全性，充電慢，續航低成為人們選擇電動汽車時的最大顧慮。如果該石墨烯電池真的可以解決這些問題，毫無疑問，對於汽車行業來說，是巨大的變革。

有專業人士解釋，固態電池續航確實比較高，但充電效率方面一直有問題，量產方面也存在問題。而且蔚來汽車推出的這款固態電池，實際上的固液態混合的電池，具備這兩種電池的特點，但該技術並未得到主流廠商的認可，未來發展前景還很難說。

『伍』 石墨烯有什麼性能

推薦於 2017-11-25

石墨烯用途： 1、製造下一代超級計算機。石墨烯是目前已知導電性能最好的材料，這種特性尤其適合於高頻電路，石墨烯將是硅的替代品，可用來生產未來的超級計算機，使電腦運行速度更快、能耗降低。 2、製造「太空電梯」的纜線。科學家幻想將來太空衛星要用纜線與地面聯接起來，那時衛星就成了有線的風箏，科學家現在終於找到了可以製造這種太空纜線的特殊材料，這就是石墨烯。 3、可作為液晶顯示材料。石墨烯是一種「透明」的導體，可以用來替代現在的液晶顯示材料，用於生產下一代電腦、電視、手機的顯示屏。 4、製造新一代太陽能電池。石墨烯透明導電膜對於包括中遠紅外線在內的所有紅外線的高透明性，是轉換效率非常高的新一代太陽能電池最理想材料。 5、製造光子感測器。去年10月，IBM的一個研究小組首次展示了他們研製的石墨烯光電探測器。 6、製造醫用消毒品和食品包裝。中國科研人員發現細菌的細胞在石墨烯上無法生長，而人類細胞卻不會受損。利用石墨烯的這一特性可以製作綳帶，食品包裝，也可生產抗菌服裝、床上用品等。 7、創制「新型超強材料」。石墨烯與塑料復合，可以憑借韌性，兼具超薄、超柔和超輕特性，是下一代新型塑料。 8、石墨烯適合製作透明觸摸屏、透光板。 9、製造晶體管集成電路。石墨烯可取代硅成為下一代超高頻率晶體管的基礎材料，而廣泛應用於高性能集成電路和新型納米電子器件中。 10、製造出紙片般薄的超輕型飛機材料、製造出超堅韌的防彈衣，具有軍事用途

『陸』 石墨烯的力學性能

石墨烯是人類已知強度最高的物質，比鑽石還堅硬，強度比世界上最好的鋼鐵還要高上100倍。哥倫比亞大學的物理學家對石墨烯的機械特性進行了全面的研究。在試驗過程中，他們選取了一些直徑在10—20微米的石墨烯微粒作為研究對象。研究人員先是將這些石墨烯樣品放在了一個表面被鑽有小孔的晶體薄板上，這些孔的直徑在1—1.5微米之間。之後，他們用金剛石製成的探針對這些放置在小孔上的石墨烯施加壓力，以測試它們的承受能力。
研究人員發現，在石墨烯樣品微粒開始碎裂前，它們每100納米距離上可承受的最大壓力居然達到了大約2.9微牛。據科學家們測算，這一結果相當於要施加55牛頓的壓力才能使1米長的石墨烯斷裂。如果物理學家們能製取出厚度相當於普通食品塑料包裝袋的（厚度約100納米）石墨烯，那麼需要施加差不多兩萬牛的壓力才能將其扯斷。換句話說，如果用石墨烯製成包裝袋，那麼它將能承受大約兩噸重的物品。

『柒』 都說石墨烯的硬度比金剛石要大，那石墨烯的硬度到底是多少

石墨烯的理論楊氏模量達1.0TPa，而日常生活中的橡膠，只有幾千兆帕，楊氏模量是衡量強度的指標。

石墨烯是已知強度最高的材料之一，同時還具有很好的韌性，且可以彎曲，石墨烯的理論楊氏模量達1.0TPa，固有的拉伸強度為130GPa。而利用氫等離子改性的還原石墨烯也具有非常好的強度，平均模量可大0.25TPa。由石墨烯薄片組成的石墨紙擁有很多的孔，因而石墨紙顯得很脆，然而，經氧化得到功能化石墨烯，再由功能化石墨烯做成石墨紙則會異常堅固強韌。

(7)石墨烯性能指標擴展閱讀：

石墨烯的主要應用

（1）儲氫材料

石墨烯具有質量輕、高化學穩定性和高比表面積等優點，使之成為儲氫材料的最佳候選者。

（2）航空航天

由於高導電性、高強度、超輕薄等特性，石墨烯在航天軍工領域的應用優勢也是極為突出的。2014年，美國NASA開發出應用於航天領域的石墨烯感測器，就能很好的對地球高空大氣層的微量元素、航天器上的結構性缺陷等進行檢測。而石墨烯在超輕型飛機材料等潛在應用上也將發揮更重要的作用。

（3）感光元件

以石墨烯作為感光元件材質的新型感光元件，可望透過特殊結構，讓感光能力比現有CMOS或CCD提高上千倍，而且損耗的能源也僅需原本10%。可應用在監視器與衛星成像領域中，可以應用於照相機、智能手機等。

『捌』 氧化石墨烯和石墨烯性能的區別

氧化石墨烯和石墨烯性能的區別
採用改進的Hummers法制備了氧化石墨烯,將其採用水合肼還原獲得石墨烯,以氧化石墨烯和石墨烯為吸附劑,分別採用透射電鏡(TEM),傅里葉變換紅外光譜(FT-IR),拉曼光譜(RS)和X射線衍射光譜(XPS)對陰陽離子的不同吸附性能進行了分析表徵.結果表明:兩吸附劑對羅丹明B的吸附能力較甲基橙強,最大吸附容量分別為551.2 mg/g和476.2 mg/g,各吸附體系中的吸附行為都符合Langmuir等溫吸附模型和二級動力學反應特徵.

『玖』 石墨烯的重量和強度是怎樣的

2004年，曼徹斯特大學的兩名科學家進行了一項看似簡單的實驗，其結果可能會改變世界。研究人員安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃塞洛夫正在玩鉛筆尖上的石墨。石墨是由超薄的純碳片疊在一起而成的。Geim和Novoselov想看看他們是否能分離出一片石墨，一層不可能薄到只有一個原子厚的碳層。

所以，他們抓起一卷膠帶。是的，和你放在垃圾抽屜里的透明膠帶一樣。以下是蓋姆如何描述他的技術：

“您將[膠帶]放在石墨或雲母上，然後剝去頂層。膠帶上會掉落石墨薄片。然後將膠帶對折，然後將其粘貼到頂部的薄片上，然後再分開。您將這個過程重復10或20次。每次，薄片都變得越來越薄。最後，您將非常薄的薄片附著在磁帶上。溶解磁帶，一切都溶解了。”

粘膠帶方法有效！通過隔離單層碳，Geim和Novoselov發現了一種嶄新的材料，即石墨烯，該材料現在被認為是地球上最堅固，最輕和最導電的物質。

“電池行業非常保守，”Graphanea的首席執行官Jesus de la Fuente說。Graphanea是一家生產純石墨烯和基於石墨烯的晶元並向學術研究人員和研發部門銷售的公司它可能每五到十年改變幾次電池的成分，這使得在這個行業中引進新產品非常困難。”

市面上有幾種石墨烯電池，包括一家名為Real graphene的公司生產的有線和無線充電器，但這些只是冰山一角，同時也是石墨烯旗艦產品的科技官員的法拉利說，一項由歐盟出資10億歐元的合作項目，旨在加速石墨烯技術的發展。與旗艦公司合作的研究夥伴已經在製造石墨烯電池，其性能比當今最好的高能電池高出20%的容量和15%的能量。其他研究小組製造了石墨烯太陽能電池，這種電池將太陽光轉化為電能的效率提高了20%。

石墨烯的其他用途

盡管石墨烯電池可能首先進入市場，但研究人員正在忙於開發這種奇跡材料的無數其他應用。

生物感測器很重要。想像一下一個非常薄且靈活的晶元，可以將其注射到血液中以監控實時健康數據，例如胰島素水平或血壓。或者是石墨烯界面，它可以向大腦來回發送信號，以檢測即將發生的癲癇發作，甚至可以預防癲癇發作。細長的可伸縮感測器也可以戴在皮膚上或編織到衣服的織物上。

中國物理學教授嚴峰博士於2015年擁有具有石墨烯電極的低成本半透明太陽能電池的新發明。

光子學是另一個已經加入石墨烯的領域。通過將石墨烯集成到感光晶元中，相機和其他感測器可以大大提高對可見光譜和不可見光譜中最微弱光波的靈敏度。這不僅能提高照相機和望遠鏡的圖像質量，而且還能改善醫學圖像。

過濾是石墨烯的另一個有前途的應用。用石墨烯聚合物製造的簡單凈水過濾器可以與飲用水中的有機和無機污染物結合。石墨烯旗艦公司的研究人員還開發了基於石墨烯二極體的脫鹽技術，這種技術可以去除海水中超過60%的鹽，用於農業和其他用途。

所有這些發展都需要時間，但劍橋石墨烯中心的法拉利相信石墨烯將不辜負其大肆宣傳。事實上，他同樣對尚未被發現的2000種單分子層材料的性質感到興奮，這些材料也正在被分離，膠帶法或其他方法。

“我們說石墨烯，但我們實際上是在探討大量的選擇，”法拉利說事情正朝著正確的方向發展。”