石墨烯是一种非常好的材料,它现在被广泛应用于多个领域,而且它的结构很稳定,做出来的物品既轻便又强度高,还可以用来导电,是一项伟大的发现。那么石墨烯是什么材料?石墨烯为什么能导电?石墨烯为什么没有被广泛应用?现在就和小编一起来看看吧!
石墨烯是什么材料?
1、石墨烯(Graphene)是一种由碳原子组成的,六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。石墨烯比纸薄一百万倍。由碳制成,它算是地球上的一种超级材料。石墨烯的扁平蜂窝图案赋予其许多不寻常的特征,包括“世界上最强的材料”的地位。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。
2、石墨烯是一种二维碳纳米材料。它是由碳原子组成了六角型的像蜂巢一样形状的材料。它有极好的特性,体现在光学、电学、力学这些方面,它在我们生活中的能源、医药学等方面都起着非常重要的作用。石墨烯从铅笔的铅中分离出来,并于2004年由英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,他们的发现以及对最终材料突破的研究使他们在2010年获得了诺贝尔奖。
石墨烯为什么没有被广泛应用?
石墨烯没有大面积普及的原因只有一个“高昂的生产成本”,即使这种新材料的性能多么优秀,但是它的生产成本过高的话,是无法大面积取代原有材料的,并且石墨烯虽然已经出现十几年,但是对于石墨烯研究更多还是停留在试验阶段,大部分国家关于石墨烯的研究都不能进入真正的量产阶段。
石墨烯为什么能导电?
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。
石墨烯是什么材料对人体有害吗
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,它本身是没有危害的,但是经过后天的加工,可能存在对人体有一定的危害性。
布朗大学的生物学者,工程师和材料科学家团队检测了石墨烯这种材料对于人体细胞的潜在毒性。他们发现石墨烯纳米粒子的锯齿边缘非常锋利和强劲,能够轻易穿刺入人类皮肤以及免疫细胞的细胞膜,可见石墨烯确实对人类和其他动物都存在潜在的严重危害。
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。
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