石墨烯的物理特性有哪些

‘壹’ 石墨烯有哪些特性

石墨烯具有良好的强度、柔韧度、导电导热等特性。它是目前为止导热系数最高的材料，具有非常好的热传导性能，所以它被大量运用在全新的采暖行业。

和常规发热膜一样，石墨烯需要通电才能发热，当在石墨烯发热膜两端电极通电的情况下，电热膜中的碳分子在电阻中产生声子、离子和电子，由产生的碳分子团之间相互摩擦、碰撞(也称布朗运动)而产生热能，热能又通过控制远红外线以平面方式均匀地辐射出来。

石墨烯通电后，有效电热能总转换率达99%以上，同时加上特殊的超导性，保证发热性能的稳定。但是与常规金属丝发热膜不同的地方在于，发热稳定安全，而且散发出来的红外线被称为“生命光线”。

综上所述，石墨烯材料良好的导电导热性能非常适合应用于新型采暖行业，让采暖过程更加舒适，便捷。

‘贰’ 石墨烯具有的物理性质有几种

石墨烯是一种二维晶体，人们常见的石墨是由一层层以蜂窝状有序排列的平面碳原子堆叠而形成的，石墨的层间作用力较弱，很容易互相剥离，形成薄薄的石墨片。当把石墨片剥成单层之后，这种只有一个碳原子厚度的单层就是石墨烯。石墨烯的最新发现是人们在防腐蚀方面最有效的方法。
常用的聚合物涂层很容易被刮伤，降低了保护性能，而石墨烯来做保护膜，显着延缓了金属的腐蚀速度，更加坚固抗损伤。
石墨烯不仅是电子产业的新星，应用于传统工业的前途也不可限量。
其应用方向：海洋防腐、金属防腐、重防腐等领域。
石墨烯具有良好的导热、导电性能。然而利用石墨烯其研制生产的柔性石墨烯散热薄膜能帮助现有笔记本电脑、智能手机、LED显示屏等，石墨烯能有助于大大提升散热性能。

‘叁’ 何为石墨烯的物理性质

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二维碳纳米材料。

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。英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，用微机械剥离法成功从石墨中分离出石墨烯，因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。石墨烯常见的粉体生产的方法为机械剥离法、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（CVD）。实际上石墨烯本来就存在于自然界，只是难以剥离出单层结构。石墨烯一层层叠起来就是石墨，厚1毫米的石墨大约包含300万层石墨烯。铅笔在纸上轻轻划过，留下的痕迹就可能是几层甚至仅仅一层石墨烯。石墨烯内部碳原子的排列方式与石墨单原子层一样以sp2杂化轨道成键，并有如下的特点：碳原子有4个价电子，其中3个电子生成sp2键，即每个碳原子都贡献一个位于pz轨道上的未成键电子，近邻原子的pz轨道与平面成垂直方向可形成π键，新形成的π键呈半填满状态。研究证实，石墨烯中碳原子的配位数为3，每两个相邻碳原子间的键长为1.42×10-10米，键与键之间的夹角为120°。除以σ键与其他碳原子链接成六角环的蜂窝式层状结构外，每个碳原子的垂直于层平面的pz轨道可以形成贯穿全层的多原子的大π键（与苯环类似），因而具有优良的导电和光学性能。石墨烯是目前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。[5] 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。

‘肆’ “奇迹材料”的石墨烯，有哪些特性

石墨烯是已知世界上最薄、最硬的纳米材料，几乎完全透明的是电阻率极低，电子迁移速度非常快，因此被期待着更薄、导电速度更快的下一代电子元件和晶体管的发展。 石墨烯本质上是透明且良好的导体，因此也适合于透明触摸屏、光板乃至太阳能电池的制造。石墨烯作为新材质受到关注。 实际上，石墨烯是碳的一种，具有超高强度、薄型、扩展性的特性，可以改变数码产品的外观、手感、使用形态。

为了其显着的特性，可以考虑在各种应用中使用石墨烯。 例如，石墨烯非常强大，所以希望能增强塑料，同时具有导电性。 因为透明且具有导电性，所以可应用于手机画面、触摸面板、电视画面等。 为了超越硅技术，使集成电路更密集、高速化，人们也可以考虑使用它。

‘伍’ 石墨烯的物理属性是什么

石墨烯目前是世上最厚却也是最柔软的纳米材料，它几乎是几乎半透明的，只吸取2.3%的光 ；导电系数高达5300 W/m·K，低于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率*多达15000 cm2/V·s，又比纳米碳管或硅晶体*高，而电阻率只约10-6 Ω·cm，比铜或银更低，为目前世上电阻率大于的材料。

‘陆’ 石墨烯的特性是什么

强度与柔韧性：抗拉强度和弹性模量分别为 125 GPa 和 1.1TPa，其强度约为普通钢的100倍，用石墨烯制成的包装袋，可以承受大约2吨的重量，是目前已知的强度最大的材料。导电导热性：其电子迁移率可达到2×2625px2/V·s，约为硅中电子迁移率的140倍，砷化镓的20倍，温度稳定性高，电导率可达108Ω/ m,面电阻约为31Ω/sq（310Ω/m2），比铜或银更低，是室温下导电最好的材料。光学性质：单层石墨烯对可见光以及近红外波段光垂直的吸收率仅为 2.3%，对所有波段的光无选择性吸收。线性光学性质：单层石墨烯的吸光率很高，对从可见光到太赫兹宽波段每层吸收 2.3% 光。非线性光学性质：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。石墨烯是一种二维晶体，人们常见的石墨是由一层层以蜂窝状有序排列的平面碳原子堆叠而形成的，石墨的层间作用力较弱，很容易互相剥离，形成薄薄的石墨片。当把石墨片剥成单层之后，这种只有一个碳原子厚度的单层就是石墨烯。

‘柒’ 请问石墨烯的特性有哪些

石墨烯是由单层sp2杂化碳原子组成的六方点阵蜂窝状二维结构，包含两个等价的子晶格A和B。它的单层厚度为0.35nm，C-C键长为0.142nm，其独特的稳定结构使之具有不同于其它材料的优良性能。石墨烯是一种零带隙半导体材料，超高的载流子迁移率，是商用Si材料迁移率的140倍，达到5000000px2/Vs，高于目前已知的任何半导体材料。在典型的100nm通道晶体管中，载流子在源和漏之间传输只需要0.1ps，因此可应用于超高频器件，为提供一种扩展HEMT频率到THz成为可能。在石墨烯上，整流栅电极可以相隔几纳米放臵，这样沟道更短而且传输更快。导热性能优良，热导率是金刚石的3倍，达到5000W/mK；超大的比表面积，达到2630m2/g；此外，它非常坚硬，强度是钢的100多倍，达到130GPa。研究人员甚至将石墨烯看作是硅的替代品，能用来生产未来的超级计算机。

石墨烯最重要的性质就是它独特的载流子特性和无质量的狄拉克费米子属性。其电子迁移率可达到2×2625px2/V·s，约为硅中电子迁移率的140倍，砷化镓的20倍，温度稳定性高，电导率可达108Ω/ m,面电阻约为31Ω/sq（310Ω/m2），比铜或银更低，是室温下导电最好的材料。比表面积大2630m2/g，热导率室温下是5000W·m-1·K-1是硅的36倍，砷化镓的20倍，是铜室温下401W·m·K的十倍多。极高的强度与柔韧性，室温下最好的导电导热性使得石墨烯成为ITO氧化铟锡的替代材料，并在柔性导电薄膜材料方面有重要应用。

‘捌’ 请问石墨烯的特性有哪些

石墨烯是目前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。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，它的导热系数也可达600W/mK。此外，石墨烯的弹道热导率使单位圆周和长度的碳纳米管的弹道热导率的下限下移。

‘玖’ 石墨烯的物理特性和应用分析

具有较大的比表面积，良好的导电性和导热特性，是很有潜力的储能材料。石墨烯作为新型储能材料，其优势有以下几点：

石墨烯具有良好的导电性和开放的表面，赋予其很好的储能功率特性。其宏观结构由微米级、导电性好的石墨烯片层搭接而形成，形成开放的大孔径体系，这样的结构为电解质离子的进入提供了势垒极低的通道，保证这种材料良好的功率特性。

石墨原料储量丰富、便宜，化学法制备的石墨烯成本较低。在对其工艺进行优化、放大之后，化学法制备的功能化石墨烯材料有望成为很有竞争力的储能材料。

石墨烯性状特征和活性炭、石墨材料相近，如果作为电极材料，可以与现有的超级电容器和锂离子电池的工艺路线兼容。石墨烯材料具有导电和导热特性，且可以形成厚度可调控的石墨烯膜，可以构建非常好的薄膜电池和储能器件。

石墨烯具有较大的理论比表面积，大的比表面积决定了其具有较高的能量密度。目前石墨烯材料的比表面积（200～1200 m2 /g） 与理论预测值还有较大的差距，如何调控石墨烯的织构，使石墨烯表面可以完全被电解质溶液所浸润，是目前的重要课题。

石墨烯作为sp2杂化材料的基元材料，可以通过表面改性、复合，构筑“纳米建筑”等手段对其进行二次结构的构建，通过优化结构，获得高储电容量的材料。在分子筛微孔孔隙中可以制备获得单层石墨烯片层扭曲形成的单壁多孔炭，经过热处理可以获得非常好的大功率特性。苏州华诚电子石墨烯。

总之，石墨烯材料具有优异的储能性质，也表现出良好的应用前景。目前石墨烯的研究尚待深入，经过系统研发，解决其中科学问题和工艺问题后，有望成为市场潜力巨大的电极材料。

‘拾’ 何为石墨烯的物理性质

石墨烯是一种零距离半导体，因为它的传导和价带在狄拉克点相遇。在狄拉克点的六个位置动量空间的边缘布里渊区，分为两组等效的三分，分别为两组标记K和K'。相比之下，动量为零。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。这是单层石墨烯具有不寻常的低能电子结构。电子和空穴的锥形带在狄拉克点相遇的结果。在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。石墨烯/氧化石墨烯层的光学响应可以调谐电。更密集的激光照明下，石墨烯可能拥有一个非线性相移的光学非线性克尔效应。