新型石墨烯粉体

石墨烯的研究热潮也吸引了国内外材料植被研究的兴趣，石墨烯材料的制备方法已报道的有：机械剥离法、化学氧化法、晶体外延生长法、化学气相沉积法、有机合成法和碳纳米管剥离法等。1、微机械剥离法2004年，Geim等***用微机械剥离法，成功地从高定向热裂解石墨(highlyorientedpyrolyticgraphite)上剥离并观测到单层石墨烯。Geim研究组利用这一方法成功制备了准二维石墨烯并观测到其形貌，揭示了石墨烯二维晶体结构存在的原因。微机械剥离法可以制备出高质量石墨烯，但存在产率低和成本高的不足，不满足工业化和规模化生产要求，目前只能作为实验室小规模制备。2、化学气相沉积法化学气相沉积法(ChemicalVaporDeposition，CVD)***在规模化制备石墨烯的问题方面有了新的突破。CVD法是指反应物质在气态条件下发生化学反应,生成固态物质沉积在加热的固态基体表面，进而制得固体材料的工艺技术。麻省理工学院的Kong等、韩国成均馆大学的Hong等和普渡大学的Chen等在利用CVD法制备石墨烯。他们使用的是一种以镍为基片的管状简易沉积炉，通入含碳气体，如：碳氢化合物，它在高温下分解成碳原子沉积在镍的表面,形成石墨烯，通过轻微的化学刻蚀，使石墨烯薄膜和镍片分离得到石墨烯薄膜。石墨烯环氧树脂由石墨烯与环氧树脂原位聚合制备得到，有效解决了石墨烯分散的难题。新型石墨烯粉体

这种石墨烯体材质完整地复制了泡沫金属的构造，石墨烯以无缝连接的方法组成一个全连接的总体，兼具出色的电荷传导能力、850平方米/克的比表面积、％的孔隙率以及5毫克/立方厘米的极低密度。负责该项目的**告知新闻记者，这种方式可控性好，容易放大，通过变动工艺条件可以调控石墨烯的平均层数、石墨烯网络的比表面积、密度和导电性，并且使用基体卷曲的方式他们可制备出170毫米×220毫米及更大面积的石墨烯泡沫材质。基于石墨烯泡沫与众不同的三维网络构造，中科院金属所还使用原位聚合的方式制备出石墨烯泡沫/硅橡胶复合材料，在石墨烯添加量*为％的条件下，复合材料的电导率可达10西门子/厘米，比基于化学氧化剥离法制备的相同添加量的石墨烯复合材料的电导率提高了6个数量级，也大于碳纳米管复合材料的电导率。而且这种复合材料有着很好的柔韧性和稳定性，在弯折和拉伸等条件下*有很小的电阻变化，在应力获释后可很快回复其原有形貌和电阻值，是一种完美的弹性导体材质，这一性能使其在柔性显示器、可穿戴式移动通讯装置和人造肌肤等柔性电子方面兼具空旷的应用前途。在采访终结时**强调，以多孔金属作为生长基体是石墨烯化学气相沉积法发育的一条新思路。黑龙江石墨烯地源热泵管材超级铜具有优异的高频性能，强磁场下交流（频率约1MHz）等效电阻，相比纯铜低20%以上。

目前第六元素全资子公司常州第六元素半导体有限公司已与客户成功开发石墨烯超级铜复合材料（“超级铜”），“超级铜”利用CVD沉积技术制备而成，石墨烯超级铜导电率高于银10%，如成功应用于电机，若按10%替换，则每年节约用电，相当于葛洲坝电站近2个月的发电量，节约电费约20亿元。近日，中国中车高电导率铜基复合材料“超级铜”登上央视《焦点访谈》节目。据中国中车介绍，“超级铜”由中车研究院与上海交通大学张荻团队联合研发，是一种高电导率铜基复合材料。“超级铜”利用石墨烯较好的导电性和力学性能与铜材料片堆叠制成，实现了石墨烯和铜的优势互补。经过实验验证，超级铜的导电性能超过银10%，如果全国10%的电机用上这种“超级铜”材料，那么一年可以节省出180多亿度电。180亿度电相当于节省出一个葛洲坝电站（2022年葛洲坝电站完成发电量）。目前，“超级铜”已完成中试验证，验证了超级铜的量产可行性，并实现了小批量生产，接下来将加快批量化制造进程。

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。利用氧化石墨制备的石墨烯导热膜，导热系数高。

石墨烯的化学结构组成及其物理性能从其化学结构组成上来看，它是由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型（呈蜂巢晶格）的二维碳纳米材料。其次从其物理性能上来看，它具有光学、电学、力学特性一部分列的物理性能，从这也可以表现出它是一种非金属材料，其不具备金属所拥有的性能。石墨烯是蠢脊由碳原子构成的单层片状结构的新材料是已知世界上**薄、**硬的材料，被誉为“黑金”、“新材料***”。石墨烯的厚度可达头发丝的20万分之一，强度是钢的200倍。科学家预言，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。石墨烯不仅*是电子产品、新能源电池、航空航天领域导致社会的特别要注意关注。石墨烯粉体生产的方法为机械剥离法、氧化还原法、SiC外延生长法。黑龙江石墨烯地源热泵管材

氧化石墨烯分散液可与复合材料进行原位复配，从而赋予复合材料导电、导热、增强、阻燃、抑菌等性能。新型石墨烯粉体

石墨烯纳米带（GrapheneNanoribbons,GNRs）具有带隙精确可调的特性，以及在光学、电学、磁学方面表现出的优异性质，使其在晶体管、量子器件等应用中具有广阔前景。其中，石墨烯纳米带异质结（GNRHeterojunctions）通过将不同拓扑结构的GNRs相结合，从而可以实现对其带隙和局部性质的进一步调控。此外，石墨烯纳米带异质结还能够在异质界面上构建独特性质的拓扑电子相，这为其在未来的量子器件应用领域提供了巨大潜力。然而，由于缺乏高效可行的合成策略，精细且可控的合成石墨烯纳米带异质结仍然是石墨烯纳米带研究领域所面临的巨大挑战之一。近日，德累斯顿工业大学、马普微结构物理研究所的冯新亮/马骥团队利用一种新型的链增长聚合策略，通过可控的铃木催化剂转移聚合（SCTP）和随后的肖尔反应，成功合成了一种同时具有N=9扶手椅型（Armchair）边缘和人字形（Chevron）的GNR异质结（9-AGNR/cGNR）。新型石墨烯粉体