石墨烯性能指标

『壹』 石墨烯有哪些特性

力学特性
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。

电子效应
石墨烯在室温下的载流子迁移率约为15000cm2/（V·s），这一数值超过了硅材料的10倍，是目前已知载流子迁移率最高的物质锑化铟（InSb）的两倍以上。在某些特定条件下如低温下，石墨烯的载流子迁移率甚至可高达250000cm2/（V·s）。与很多材料不一样，石墨烯的电子迁移率受温度变化的影响较小，50~500K之间的任何温度下，单层石墨烯的电子迁移率都在15000cm2/（V·s）左右。

热性能
石墨烯具有非常好的热传导性能。纯的无缺陷的单层石墨烯的导热系数高达5300W/mK，是目前为止导热系数最高的碳材料，高于单壁碳纳米管（3500W/mK）和多壁碳纳米管（3000W/mK）。当它作为载体时，导热系数也可达600W/mK。此外，石墨烯的弹道热导率可以使单位圆周和长度的碳纳米管的弹道热导率的下限下移。

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%。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。
当入射光的强度超过某一临界值时，石墨烯对其的吸收会达到饱和。这些特性可以使得石墨烯可以用来做被动锁模激光器。这种独特的吸收可能成为饱和时输入光强超过一个阈值，这称为饱和影响，石墨烯可饱和容易下可见强有力的激励近红外地区，由于环球光学吸收和零带隙。由于这种特殊性质，石墨烯具有广泛应用在超快光子学。

溶解性：在非极性溶剂中表现出良好的溶解性，具有超疏水性和超亲油性。

熔点：科学家在2015年的研究中表示约4125K，有其他研究表明熔点可能在5000K左右。

其他性质：可以吸附和脱附各种原子和分子。

『贰』 石墨烯的电学性能

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，石墨烯中电子受到的干扰也非常小。 石墨烯最大的特性是其中电子的运动速度达到了光速的1/300，远远超过了电子在一般导体中的运动速度。这使得石墨烯中的电子，或更准确地，应称为“载荷子”(electric charge carrier)，的性质和相对论性的中微子非常相似。 石墨烯有相当的不透明度：可以吸收大约2.3%的可见光。而这也是石墨烯中载荷子相对论性的体现。

『叁』 石墨烯的基本特性

石墨烯具有完美的二维晶体结构，它的晶格是由六个碳原子围成的六边形，厚度为一个原子层。碳原子之间由σ键连接，结合方式为sp2杂化，这些σ键赋予了石墨烯极其优异的力学性质和结构刚性。石墨烯的硬度比最好的钢铁强100倍，甚至还要超过钻石。在石墨烯中，每个碳原子都有一个未成键的p电子，这些p电子可以在晶体中自由移动，且运动速度高达光速的1/300，赋予了石墨烯良好的导电性。石墨烯是新一代的透明导电材料，在可见光区，四层石墨烯的透过率与传统的ITO薄膜相当，在其它波段，四层石墨烯的透过率远远高于ITO薄膜。
石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光；导热系数高达5300W/m·K，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过15000cm2/V·s，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约10-6Ω·cm，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料。因其电阻率极低，电子迁移的速度极快，因此被期待可用来发展更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体，也适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。
石墨烯的出现在科学界激起了巨大的波澜。人们发现，石墨烯具有非同寻常的导电性能，超出钢铁数十倍的强度和极好的透光性，它的出现有望在现代电子科技领域引发一轮革命。在石墨烯中，电子能够极为高效地迁移，而传统的半导体和导体，例如硅和铜远没有石墨烯表现得好。由于电子和原子的碰撞，传统的半导体和导体用热的形式释放了一些能量，2013年一般的电脑芯片以这种方式浪费了72%-81%的电能，石墨烯则不同，它的电子能量不会被损耗，这使它具有了非比寻常的优良特性。
石墨烯独特的性能与其电子能带结构紧密相关。以独立碳原子为基，将周围碳原子产生的势作为微扰，可以用矩阵的方法计算出石墨烯的能级分布。在狄拉克点（Dirac Point）附近展开，可得能量与波矢呈线性关系（类似于光子的色散关系），且在狄拉克点出现奇点（singularity）。这意味着在费米面附近，石墨烯中电子的有效质量为零，这也解释了该材料独特的电学等性质。

『肆』 新能源电车新型石墨烯电池，安全性和性能到底怎样呢

目前还没有车企真正开始量产化石墨烯电池，所以相关的安全性和性能还很难进行评价。近日，广汽集团在其社交平台上，发布了一则海报，显示其全新研发的电池，将具备快充，长续航和超高安全性等问题。据悉，这款由广汽集团研发的电池，采用了石墨烯技术，可实现最快8分钟充满电，并且其续航将达到1000公里，而且其安全性是经过撞击实验。而且据广汽投入，这款新电池很快就开始量产，今年大家就能看到第一辆打造石墨烯电池的汽车了。该消息一出，就吸引了不少的网友的注意，要知道，现在新能源车最大的障碍就是续航和安全性，充电慢，续航低成为人们选择电动汽车时的最大顾虑。如果该石墨烯电池真的可以解决这些问题，毫无疑问，对于汽车行业来说，是巨大的变革。

有专业人士解释，固态电池续航确实比较高，但充电效率方面一直有问题，量产方面也存在问题。而且蔚来汽车推出的这款固态电池，实际上的固液态混合的电池，具备这两种电池的特点，但该技术并未得到主流厂商的认可，未来发展前景还很难说。

『伍』 石墨烯有什么性能

推荐于 2017-11-25

石墨烯用途： 1、制造下一代超级计算机。石墨烯是目前已知导电性能最好的材料，这种特性尤其适合于高频电路，石墨烯将是硅的替代品，可用来生产未来的超级计算机，使电脑运行速度更快、能耗降低。 2、制造“太空电梯”的缆线。科学家幻想将来太空卫星要用缆线与地面联接起来，那时卫星就成了有线的风筝，科学家现在终于找到了可以制造这种太空缆线的特殊材料，这就是石墨烯。 3、可作为液晶显示材料。石墨烯是一种“透明”的导体，可以用来替代现在的液晶显示材料，用于生产下一代电脑、电视、手机的显示屏。 4、制造新一代太阳能电池。石墨烯透明导电膜对于包括中远红外线在内的所有红外线的高透明性，是转换效率非常高的新一代太阳能电池最理想材料。 5、制造光子传感器。去年10月，IBM的一个研究小组首次展示了他们研制的石墨烯光电探测器。 6、制造医用消毒品和食品包装。中国科研人员发现细菌的细胞在石墨烯上无法生长，而人类细胞却不会受损。利用石墨烯的这一特性可以制作绷带，食品包装，也可生产抗菌服装、床上用品等。 7、创制“新型超强材料”。石墨烯与塑料复合，可以凭借韧性，兼具超薄、超柔和超轻特性，是下一代新型塑料。 8、石墨烯适合制作透明触摸屏、透光板。 9、制造晶体管集成电路。石墨烯可取代硅成为下一代超高频率晶体管的基础材料，而广泛应用于高性能集成电路和新型纳米电子器件中。 10、制造出纸片般薄的超轻型飞机材料、制造出超坚韧的防弹衣，具有军事用途

『陆』 石墨烯的力学性能

石墨烯是人类已知强度最高的物质，比钻石还坚硬，强度比世界上最好的钢铁还要高上100倍。哥伦比亚大学的物理学家对石墨烯的机械特性进行了全面的研究。在试验过程中，他们选取了一些直径在10—20微米的石墨烯微粒作为研究对象。研究人员先是将这些石墨烯样品放在了一个表面被钻有小孔的晶体薄板上，这些孔的直径在1—1.5微米之间。之后，他们用金刚石制成的探针对这些放置在小孔上的石墨烯施加压力，以测试它们的承受能力。
研究人员发现，在石墨烯样品微粒开始碎裂前，它们每100纳米距离上可承受的最大压力居然达到了大约2.9微牛。据科学家们测算，这一结果相当于要施加55牛顿的压力才能使1米长的石墨烯断裂。如果物理学家们能制取出厚度相当于普通食品塑料包装袋的（厚度约100纳米）石墨烯，那么需要施加差不多两万牛的压力才能将其扯断。换句话说，如果用石墨烯制成包装袋，那么它将能承受大约两吨重的物品。

『柒』 都说石墨烯的硬度比金刚石要大，那石墨烯的硬度到底是多少

石墨烯的理论杨氏模量达1.0TPa，而日常生活中的橡胶，只有几千兆帕，杨氏模量是衡量强度的指标。

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。

(7)石墨烯性能指标扩展阅读：

石墨烯的主要应用

（1）储氢材料

石墨烯具有质量轻、高化学稳定性和高比表面积等优点，使之成为储氢材料的最佳候选者。

（2）航空航天

由于高导电性、高强度、超轻薄等特性，石墨烯在航天军工领域的应用优势也是极为突出的。2014年，美国NASA开发出应用于航天领域的石墨烯传感器，就能很好的对地球高空大气层的微量元素、航天器上的结构性缺陷等进行检测。而石墨烯在超轻型飞机材料等潜在应用上也将发挥更重要的作用。

（3）感光元件

以石墨烯作为感光元件材质的新型感光元件，可望透过特殊结构，让感光能力比现有CMOS或CCD提高上千倍，而且损耗的能源也仅需原本10%。可应用在监视器与卫星成像领域中，可以应用于照相机、智能手机等。

『捌』 氧化石墨烯和石墨烯性能的区别

氧化石墨烯和石墨烯性能的区别
采用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯,将其采用水合肼还原获得石墨烯,以氧化石墨烯和石墨烯为吸附剂,分别采用透射电镜(TEM),傅里叶变换红外光谱(FT-IR),拉曼光谱(RS)和X射线衍射光谱(XPS)对阴阳离子的不同吸附性能进行了分析表征.结果表明:两吸附剂对罗丹明B的吸附能力较甲基橙强,最大吸附容量分别为551.2 mg/g和476.2 mg/g,各吸附体系中的吸附行为都符合Langmuir等温吸附模型和二级动力学反应特征.

『玖』 石墨烯的重量和强度是怎样的

2004年，曼彻斯特大学的两名科学家进行了一项看似简单的实验，其结果可能会改变世界。研究人员安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃塞洛夫正在玩铅笔尖上的石墨。石墨是由超薄的纯碳片叠在一起而成的。Geim和Novoselov想看看他们是否能分离出一片石墨，一层不可能薄到只有一个原子厚的碳层。

所以，他们抓起一卷胶带。是的，和你放在垃圾抽屉里的透明胶带一样。以下是盖姆如何描述他的技术：

“您将[胶带]放在石墨或云母上，然后剥去顶层。胶带上会掉落石墨薄片。然后将胶带对折，然后将其粘贴到顶部的薄片上，然后再分开。您将这个过程重复10或20次。每次，薄片都变得越来越薄。最后，您将非常薄的薄片附着在磁带上。溶解磁带，一切都溶解了。”

粘胶带方法有效！通过隔离单层碳，Geim和Novoselov发现了一种崭新的材料，即石墨烯，该材料现在被认为是地球上最坚固，最轻和最导电的物质。

“电池行业非常保守，”Graphanea的首席执行官Jesus de la Fuente说。Graphanea是一家生产纯石墨烯和基于石墨烯的芯片并向学术研究人员和研发部门销售的公司它可能每五到十年改变几次电池的成分，这使得在这个行业中引进新产品非常困难。”

市面上有几种石墨烯电池，包括一家名为Real graphene的公司生产的有线和无线充电器，但这些只是冰山一角，同时也是石墨烯旗舰产品的科技官员的法拉利说，一项由欧盟出资10亿欧元的合作项目，旨在加速石墨烯技术的发展。与旗舰公司合作的研究伙伴已经在制造石墨烯电池，其性能比当今最好的高能电池高出20%的容量和15%的能量。其他研究小组制造了石墨烯太阳能电池，这种电池将太阳光转化为电能的效率提高了20%。

石墨烯的其他用途

尽管石墨烯电池可能首先进入市场，但研究人员正在忙于开发这种奇迹材料的无数其他应用。

生物传感器很重要。想象一下一个非常薄且灵活的芯片，可以将其注射到血液中以监控实时健康数据，例如胰岛素水平或血压。或者是石墨烯界面，它可以向大脑来回发送信号，以检测即将发生的癫痫发作，甚至可以预防癫痫发作。细长的可伸缩传感器也可以戴在皮肤上或编织到衣服的织物上。

中国物理学教授严峰博士于2015年拥有具有石墨烯电极的低成本半透明太阳能电池的新发明。

光子学是另一个已经加入石墨烯的领域。通过将石墨烯集成到感光芯片中，相机和其他传感器可以大大提高对可见光谱和不可见光谱中最微弱光波的灵敏度。这不仅能提高照相机和望远镜的图像质量，而且还能改善医学图像。

过滤是石墨烯的另一个有前途的应用。用石墨烯聚合物制造的简单净水过滤器可以与饮用水中的有机和无机污染物结合。石墨烯旗舰公司的研究人员还开发了基于石墨烯二极管的脱盐技术，这种技术可以去除海水中超过60%的盐，用于农业和其他用途。

所有这些发展都需要时间，但剑桥石墨烯中心的法拉利相信石墨烯将不辜负其大肆宣传。事实上，他同样对尚未被发现的2000种单分子层材料的性质感到兴奋，这些材料也正在被分离，胶带法或其他方法。

“我们说石墨烯，但我们实际上是在探讨大量的选择，”法拉利说事情正朝着正确的方向发展。”