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石墨烯“材料”

石墨烯 Graphene 是一種由碳原子以 sp2 雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的單層二維碳納米材料，這種穩(wěn)定二維蜂巢狀晶格結構賦予了石墨烯力學、光學、電學和微觀性質等極為優(yōu)異的性能，被稱為“材料”?？茖W家幻想將來太空衛(wèi)i星要用纜線與地面聯(lián)接起來，那時衛(wèi)i星就成了有線的風箏，科學家現(xiàn)在終于找到了可以制造這種太空纜線的特殊材料，這就是石墨烯。石墨烯是碳的各種形態(tài)中的基本結構，可以從石墨烯成功制備出如富勒烯、碳納米管，彈道晶體管等其他碳素新材料，石墨烯也因此被稱為“碳材料”。單層石墨烯屬于二維晶體，由于二維晶體具有熱力學不穩(wěn)定性，所以其附帶褶皺（褶皺是二維石墨烯存在的必要條件）。

一般認為石墨烯是一種拓撲絕緣體，內部絕緣、表面導電，是一種不同于導體和絕緣體的新的凝聚態(tài)。

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石墨礦怎樣來提煉石墨烯技術

方法一：石墨層片之間有較弱范德華力結合，簡單施加外力即可將石墨烯“撕拉”下來。蓋姆就是用這種方法。

方法二：將石墨表面在另一個固體表面上摩擦，使石墨烯層片附著在固體表面上，但尺寸不宜控制，此方法操作簡單，但產(chǎn)量極低。

方法三：機械剝離法，現(xiàn)在一般的企業(yè)的石墨烯粉體制備都是用這種方法

石墨烯的全球產(chǎn)業(yè)化

近年來，美國、歐洲、日本、韓國等國家對石墨烯投人了大量人力財力，石墨烯相關扶持政策與產(chǎn)業(yè)化研究也提上議程。然后停止通入保護氣體，改通入碳源（如甲i烷）氣體，大約30min，反應完成。2013年1月，歐盟委i員會將石墨烯列為未來新興技術的支柱材料之一，拿出10億歐元專項資金資助石墨烯制備與應用研究工作。美國國家自然科學基i金會資助了超過500項有關石墨烯的研究，重點包括石墨烯制備、石墨烯復合材料生產(chǎn)、存儲器件開發(fā)和石墨烯生物傳感器等方向。美國高i級研究計劃署也開展了多項石墨烯研究項目，以開發(fā)更輕更小、更快和更高頻的電子器件為核心目的。

什么是石墨烯電池？

墨烯(Graphene)是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個碳原子厚度的二維材料。石墨烯目前是世上薄卻也是堅硬的納米材料，它幾乎是完全透明的，只吸收2.3%的光，同時也是世界上電阻率i小的材料。

所謂的石墨烯電池是利用鋰離子在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運動的特性，開發(fā)出的一種新能源電池。作為目前薄、堅硬、導電導熱性能強的一種新型納米材料，石墨烯的概念自2004年問世以來一直備受關注。

以動力電池領域為例，石墨烯是具有良好應用前景的鋰離子電池正負極材料。同時，石墨烯聚合材料電池的重量僅為傳統(tǒng)電池50%，成本將比鋰電池低77%。從性能來看，石墨烯鋰電池充電一次，耗時也不超過10分鐘。

由于其獨有的特性，石墨烯被稱為“神奇材料”，科學家甚至預言其將“徹底改變21世紀”。

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石墨烯電池優(yōu)勢

石墨烯被科學家譽為“新材料之i王”，是人類已知強度高、韌性好、重量輕、透光率高、導電性佳的新型納米材料，將其運用到電池中，電池具有充放電時間快、儲能密度大、續(xù)航長等特點，行對石墨烯電池技術寄予很高的期望，成為了車企及研究機構研發(fā)的重點。

石墨烯電池進展

石墨烯電池的優(yōu)勢不僅對于新能源汽車行業(yè)有幫助，在如手機電池等其他電器電池方面也有很多的幫助作用。（3）氫氣瓶必須使用專門的減壓器，開啟氣瓶時，操作者應站在閥門口的側后方，動作要輕緩。據(jù)了解，珠海聚碳和哈工大合作成立石墨烯電池實驗室，劍指汽車動力電池技術，目前研發(fā)石墨烯聚合材料電池的儲能量是傳統(tǒng)電池產(chǎn)品的三倍，用此電池提供電力的電動汽車能行駛超1000公里，且充電時間大大減少，電池的重量不足傳統(tǒng)電池的一半。

石墨烯儲能技術可為能量提供電源解決方案

能量技術是軍事強國競相研發(fā)的顛覆性技術，包括激光、微波、電磁導軌炮等，電源技術是能量的核心技術之一。閉環(huán)PID自動變頻控制微波功率，無極調速非脈沖連續(xù)微波，功率可調，用戶可根據(jù)實際情況選用合適的微波功率。美國對艦載、機載和車載激光進行了大量測試，但其進一步高能化、小型化發(fā)展依然受制于電源技術。激光需要高功率脈沖電源，而當前必須依靠高功率發(fā)電機組或大容量蓄電池實現(xiàn)，其重量和體積會使激光的機動性大大降低。石墨烯不僅可以顯著提高現(xiàn)有電源系統(tǒng)的能量和功率密度，而且可大幅縮小電源體積。

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石墨烯的制備和展望

大規(guī)模制備高質量的石墨烯晶體材料是所有應用的基礎, 發(fā)展簡單可控的化學制備方法是為方便、可行的途徑, 這需要化學家們長期不懈的探索和努力;石墨烯的化學修飾：將石墨烯進行化學改性、摻雜、表面官能化以及合成石墨烯的衍生物，發(fā)展出石墨烯及其相關材料(graphene and related materials)，來實現(xiàn)更多的功能和應用;石墨烯的表面化學: 由于石墨烯晶體獨特的原子和電子結構，氣體分子與石墨烯表面間的相互作用將表現(xiàn)出許多特有的現(xiàn)象，這將為表面化學特別是表面催化研究提供一個獨特的模型表面;同時石墨烯具有的兩維周期平面結構，可以作為一個理想的催化劑載體， 金屬/石墨烯體系將為表面催化研究提供一個全新的模型催化研究體系。所謂的石墨烯電池是利用鋰離子在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運動的特性，開發(fā)出的一種新能源電池。