納米碳材料是指分散相尺度至少有一維小于100nm的碳材料。分散相既可以由碳原子組成,也可以由異種原子(非碳原子)組成,甚至可以是納米孔。納米碳材料主要包括四種類型:石墨烯、碳納米管,碳納米纖維,納米碳球。碳元素是自然界中存在的與人類**密切相關、**重要的元素之一,它具有SP、SP2、SP3雜化的多樣電子軌道特性,在加之SP2的異向性導致晶體的各向導性和其它排列的各向導性。因此以碳元素為***構成元素的碳素材料具有各式各樣的性質,并且新碳素相合新碳素材料還不斷被發現和人工制得。事實上,沒有任何元素能像碳這樣作為單一元素可形成像三維金剛石晶體、二維石墨層片、一維卡賓和碳納米管、零維富勒烯分子等如此之多的結構與性質完全不同的物質。表1給出了碳的化學鍵合及其形成的各種典型有機物、無機物和碳相的例子。石墨烯防腐漿料中分散有少層石墨烯,且具有較高的穩定性。天津石墨烯導熱地暖管材
石墨烯的化學結構組成及其物理性能從其化學結構組成上來看,它是由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型(呈蜂巢晶格)的二維碳納米材料。其次從其物理性能上來看,它具有光學、電學、力學特性一部分列的物理性能,從這也可以表現出它是一種非金屬材料,其不具備金屬所擁有的性能。石墨烯是蠢脊由碳原子構成的單層片狀結構的新材料是已知世界上**薄、**硬的材料,被譽為“黑金”、“新材料***”。石墨烯的厚度可達頭發絲的20萬分之一,強度是鋼的200倍??茖W家預言,石墨烯將會是21世紀****重要,要優先集中精力的新材料,市場應用前景不可估量。石墨烯不僅*是電子產品、新能源電池、航空航天領域導致社會的特別要注意關注。天津石墨烯導熱地暖管材石墨烯具有良好的導熱性能,單層石墨烯高達5300 W/m?K。
溶劑剝離法的原理是將少量的石墨分散于溶劑中,形成低濃度的分散液,利用超聲波的作用破壞石墨層間的范德華力,此時溶劑可以插入石墨層間,進行層層剝離,制備出石墨烯。此方法不會像氧化-還原法那樣破壞石墨烯的結構,可以制備高質量的石墨烯。在氮甲基吡咯烷酮中石墨烯的產率比較高(大約為8%),電導率為6500S/m。研究發現高定向熱裂解石墨、熱膨脹石墨和微晶人造石墨適合用于溶劑剝離法制備石墨烯。溶劑剝離法可以制備高質量的石墨烯,整個液相剝離的過程沒有在石墨烯的表面引入任何缺陷,為其在微電子學、多功能復合材料等領域的應用提供了廣闊的應用前景。缺點是產率很低。
石墨烯是一種以碳原子緊密堆積成單層二維蜂窩狀晶格結構的新材料。具備低溫遠紅外功能,集***抑菌、抗紫外線。石墨烯獨特的二維結構使其對周圍的環境非常敏感,是電化學生物傳感器的理想材料。由于石墨烯結構的高度穩定性,石墨烯制作的晶體管在接近單個原子的尺度上依首念頌然能穩定地工作。石墨烯具有質量輕、高化學穩定性和高比表面積等優點,使之高裂成為儲氫材料的比較好候選者。石墨烯內部碳原子的排列方式與石墨單原子層一樣以sp2雜化軌道成鍵,并有如下的特點:碳原子有4個價電子,其中3個電子生成sp2鍵,即每個碳原子都貢獻一個位于pz軌道上的未成鍵電子,近鄰者鄭原子的pz軌道與平面成垂直方向可形成π鍵,新形成的π鍵呈半填滿狀態。研究證實,石墨烯中碳原子的配位數為3,每兩個相鄰碳原子間的鍵長為1.42×10-10米,鍵與鍵之間的夾角為120°。除了σ鍵與其他碳原子鏈接成六角環的蜂窩式層狀結構外,每個碳原子的垂直于層平面的pz軌道可以形成貫穿全層的多原子的大π鍵,因而具有優良的導電和光學性能。石墨烯制成的傳感器在醫學上檢測多巴胺、葡萄糖等具有良好的靈敏性。
在聲學領域,利用石墨烯材料極低的質量密度、極薄的厚度以及極高的機械強度的優異特性,其可作為振膜應用于發聲器件中,可獲得優異的頻譜特性。第六元素研發的石墨烯振膜,經過客戶測試,該石墨烯發聲器件具有非常好的頻譜特性,保真度高。掛脖藍牙耳機采用的是石墨烯振膜有薄且強韌的特點,精確傳遞聲音又不會過薄變形。其實石墨烯同樣也是一種可以用來做振膜的材料。相信不少人都知道,石墨和鉆石其實是同樣的碳元素物質。石墨烯同樣也是一種天然的材料,但是也就是近年才真正有技術能真正人工分離石墨烯,并且應用在材料方面。傳統的塑膠pv材料的振膜,并不足夠滿足復雜多樣的聲音同時呈現,新的石墨烯材料由于具備較好的韌性和強度,所以稱為了耳機振膜新的選材。由于超輕超薄形變以后還能輕易恢復,滿足耳機用不高的功率驅動振膜產生復雜的聲音。石墨烯極少添加量可改善材料力學性能。黑龍江石墨烯高濃度母粒
GO氧化石墨(烯)為黃褐色或者黑褐色膏狀物料。天津石墨烯導熱地暖管材
可實現高質量石墨烯的大量制備,同時也為兼具特定構造、性能和運用的石墨烯三維體材質的制備提供了一個基本思路。近日,我所納米與界面催化研究組(502組)金立、傅強和包信和等研究人員與中科院金屬所成會明研究員***的研究小組協作,運用本組近來研制的深紫外激光光電子發射顯微鏡(DUV-PEEM)系統對單層石墨烯生長過程和構造開展了研究,并成功發現,在Pt表面上運用化學氣相沉積法(CVD)生長取得的毫米尺寸的單層石墨烯中,具凹角分界的石墨烯片層為多晶構造,存在不同的晶格傾向,而只有凸角分界的石墨烯片層則具理想的單晶構造。該方式作為一個**主要的判據,確證了運用CVD方式能取得大面積、單層、單晶石墨烯。該成果近日刊出在《自然-通訊》NatureCommunications上((2012)/ncomms/journal/v3/n2/full/)。我所深紫外激光光發射電子顯微鏡(PEEM)研制是國家關鍵科研配備研制項目(“深紫外全固態激光源關鍵科研配備研制”)資助下得到的**主要成果。天津石墨烯導熱地暖管材