开发石墨烯复合材料

可实现高质量石墨烯的大量制备，同时也为兼具特定构造、性能和运用的石墨烯三维体材质的制备提供了一个基本思路。近日，我所纳米与界面催化研究组（502组）金立、傅强和包信和等研究人员与中科院金属所成会明研究员***的研究小组协作，运用本组近来研制的深紫外激光光电子发射显微镜（DUV-PEEM）系统对单层石墨烯生长过程和构造开展了研究，并成功发现，在Pt表面上运用化学气相沉积法(CVD)生长取得的毫米尺寸的单层石墨烯中，具凹角分界的石墨烯片层为多晶构造，存在不同的晶格倾向，而只有凸角分界的石墨烯片层则具理想的单晶构造。该方式作为一个**主要的判据，确证了运用CVD方式能取得大面积、单层、单晶石墨烯。该成果近日刊出在《自然-通讯》NatureCommunications上（(2012)/ncomms/journal/v3/n2/full/）。我所深紫外激光光发射电子显微镜（PEEM）研制是国家关键科研配备研制项目（“深紫外全固态激光源关键科研配备研制”）资助下得到的**主要成果。石墨烯导热性能优异，可制备导热复合材料、散热涂料等。开发石墨烯复合材料

石墨烯内部碳原子的排列方式与石墨单原子层一样以sp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sp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×10米，键与键之间的夹角为120°。除了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。石墨烯在室温下的载流子迁移率约为15000cm/(V·s)，这一数值超过了硅材料的10倍，是已知载流子迁移率比较高的物质锑化铟(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250000cm/(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15000cm/(V·s)左右。另外，石墨烯中电子载体和空穴载流子的半整数量子霍尔效应可以通过电场作用改变化学势而被观察到，而科学家在室温条件下就观察到了石墨烯的这种量子霍尔效应。四川石墨烯导热地暖管材高导电石墨烯铜复合材料的电导率可以达到108-118 % IACS，高于单晶铜和银的电导率。

在紧身运动衣、瑜珈服、慢跑服、泳装、防晒服、跑步鞋等运动系列中，使用石墨烯锦纶长丝或混纺纱线，可以利用石墨烯锦纶AAA级抑菌、持续导热、防紫外线和高耐磨等特性，从而得到防臭、亲肤、散热、防晒的多功能性运动面料。在无缝内衣、棉纺内衣、婴孕内衣等内衣系列中，使用石墨烯锦纶长丝或混纺纱线，可以利用石墨烯锦纶AAA级抑菌、无重金属、远红外等特性，从而得到安全、康护、舒适的多功能内衣面料。在床垫、床单、被套、沙发套等家纺系列中，使用石墨烯锦纶长丝或混纺纱线，可以利用石墨烯锦纶AAA级抑菌、无重金属、防螨、远红外等特性，从而得到安全、康护、舒适的多功能家纺面料。石墨烯内暖纤维长丝、短纤规格齐全，短纤可与棉毛丝麻等天然纤维以及涤纶腈纶等其他各种纤维等其他各种纤维搭配混纺，长丝可与各种纤维交织，制备不同功能需求的纱线面料。在纺织领域，可以制成内衣、内裤、袜类、婴幼服饰、家居面料、户外服装等。石墨烯内暖纤维的用途并不仅限于服装领域，还可以应用于车辆内饰、美容医疗卫材、摩擦材料、过滤材料等。

石墨烯由sp2杂化碳原子连接而成，是二维蜂窝状结构晶体，电子可以自由移动，电子传输性能良好。石墨烯在锂电池中的应用主要涉及电池正极材料、负极材料以及导电剂三个方面。在石墨烯作为电池正极材料时，利用表面含氧官能团等优势提高锂离子电池的倍率性能，且具有良好的循环稳定性；作为电池负极材料时，独特纳米片层结构可以构建有效“点—面”导电网络，提供存储空间，提高比容量并进一步实现快速充电放电；作为导电剂使用，以石墨烯为添加剂加入到传统导电剂中，可以显著提高锂电池中锂离子的嵌锂速度，提升导电剂的导电、放电性能，改善循环。石墨烯由sp2杂化碳原子连接而成，是二维蜂窝状结构晶体，电子可以自由移动，电子传输性能良好。石墨烯在锂电池中的应用主要涉及电池正极材料、负极材料以及导电剂三个方面。在石墨烯作为电池正极材料时，利用表面含氧官能团等优势提高锂离子电池的倍率性能，且具有良好的循环稳定性；作为电池负极材料时，独特纳米片层结构可以构建有效“点—面”导电网络，提供存储空间，提高比容量并进一步实现快速充电放电；作为导电剂使用，以石墨烯为添加剂加入到传统导电剂中，可以显著提高锂电池中锂离子的嵌锂速度。GO氧化石墨（烯）为黄褐色或者黑褐色膏状物料。

充电4分钟续航1000公里，石墨烯电池石墨烯(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平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。石墨烯目前是世上**薄却也是**坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光，还是世界上电阻率**小的材料。石墨烯自2004年问世，2010年，石墨烯发现者获得诺贝尔奖，在这几年里，石墨烯一直备受关注。不仅是国内，包括国外也都在炒石墨烯电池的概念，美国豪华电动汽车制造商Fisker发布了旗下***纯电动车型——FiskerEmotion，这款新车将会采用LG提供的“石墨烯固态电池”。据报道，FiskerEmotion在充满电的情况下租段可提供640公里以上续航，并且只要9分钟，就可以充入接近200公里的电量。石墨烯将会是21世纪重要，要优先集中精力的新材料，市场应用前景不可估量。上海石墨烯材料

石墨烯的导热性能优异，易分散，易加工。开发石墨烯复合材料

第六元素研发的“石墨烯重防腐涂料”，率先在国内实现了产业化应用，于2015年通过工信部组织的“科技成果鉴定”，达到“世界先进水平”。该技术目前已在国信、华润、龙源等海上风电塔筒，“京广线”陇海铁路桥梁，以及航天科工二院、中船“724所”等科研院所进行了试验性涂装。产品主要应用客户有重庆三峡、中海油、江南造船等。常州第六元素材料科技股份有限公司、中国电子科技集团公司第十四研究所、中海油常州涂料化工研究院有限公司、江苏道蓬科技有限公司联合完成的“基于薄层石墨烯的重防腐涂料体系产业化关键技术与工程应用”项目获得2022年度江苏省科学技术三等奖。石墨烯作为关键材料在防腐涂层发挥的作用尤为明显，其可以有效地阻隔外界环境、腐蚀物质等向金属基材渗透和扩散，并形成致密的保护层，具有防腐效果好，涂层厚度低，附着力高，重量轻，机械性能好，耐盐雾性能较好，寿命长久且成本低等优势，是传统防腐涂料良好的升级替代产品。石墨烯一旦在防腐涂料中成功应用，将**改善腐蚀耗损对经济发展产生的负面影响，同时也将成为工业防腐涂料的一个崭新的亮点和新的驱动点。开发石墨烯复合材料