石墨烯(Graphene)是一种将sp2杂化碳原子紧密排列成单一二维蜂窝晶格结构的新材料。

石墨烯在化学上与石墨相似，因为它可以吸附和解吸各种原子和分子。

当这些原子或分子充当供体或受体时，它们可以改变石墨烯载体的浓度，而石墨烯本身仍然具有很强的导电性。

石墨烯是一层一层的石墨，一毫米厚的石墨中包含了大约300万层石墨烯。当铅笔划过一张纸时，它会留下几层甚至一层的痕迹。

石墨烯具有以下特点：

碳原子有4个价电子，其中3个电子形成sp2键，即每个碳原子贡献一个位于pz轨道的未成键电子。相邻原子的pz轨道与平面垂直形成键，新形成的键是半填充的。

研究证实石墨烯中碳原子的配位数为3，相邻两个碳原子之间的键长为1.4210-10米，键间夹角为120。

除了键与其他碳原子连接成六边形环的蜂窝状层状结构外，垂直于每个碳原子层面的pz轨道可以形成贯穿整个层的大键(类似于苯环)，从而具有优异的电学和光学性能。

石墨烯的组成

石墨烯是一种非常稳定的碳物质，由排列在六边形晶格中的碳原子组成。它完美的晶格结构经常被误认为是刚度，但事实并非如此。石墨烯单个碳原子之间的连接非常灵活，当施加外部机械力时，碳原子的表面会弯曲。通过这种方式，碳原子不需要重新排列以适应外力，这确保了石墨烯的结构稳定，使其比金刚石更硬，并能像橡胶一样拉伸。这种稳定的晶格结构也使石墨烯具有优异的导电性。由于晶格缺陷或引入外来原子，石墨烯中的电子在轨道上移动时不会散射。由于原子间作用力非常强，石墨烯中的电子在室温下几乎没有干扰，即使周围的碳原子发生碰撞。

石墨烯的组成

石墨烯(Graphene)是由具有sp杂化轨道的碳原子组成的二维碳纳米材料。它具有优异的光学、电学和力学性能，在材料科学、微纳米加工、能源、生物医学和药物输送等方面具有重要的应用前景，被认为是未来的革命性材料。英国曼彻斯特大学的物理学家Andre Geim和Konstantin Novoselov因从石墨中分离出石墨烯而获得2010年诺贝尔物理学奖。

中文名字

石墨烯

外国名字

graphene

发现者

海姆，诺沃肖洛夫

热导率

5000W/(m K)

理论比表面积

2630m2/g

杨氏模量

1100GPa

断裂强力

130GPa

电子迁移率

15000cm2/(v s)

发现的时间

2004

可见光透过率

gt97%

应用领域

能源、材料、电子、生物医药

结构

六边形蜂窝晶格

石墨烯组成元素推荐知识