石墨烯是一种由碳原子组成的二维晶体,具有独特的六角蜂窝状晶格结构。以下是关于石墨烯的详细解释:
结构
石墨烯是由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。
它可以从石墨材料中剥离出来,形成只有一层原子厚度的二维晶体。
特性
石墨烯具有高导电性、高热导性、强度高、高光透明度和能带隙调控等特性。
它是已知材料中最薄、最坚硬、导电性最好的材料之一。
石墨烯几乎是完全透明的,只吸收2.3%的光。
它的导热系数高达5,300 W/(m·K),高于纳米碳管和金刚石。
石墨烯的电子迁移率超过15,000 cm²/(V·s),电阻率约10-6 Ω·cm,比铜或银更低。
应用
石墨烯在电子领域有着巨大的应用潜力,如制造更高效的电子元件,包括触摸屏、太阳能电池等。
在生物医药领域,石墨烯可以用于制造更有效的药物输送系统,以及用于疾病的诊断和治疗。
石墨烯在航空航天、太阳能利用、纳米技术、电子学、生物医疗、复合型材料等领域有广泛应用。
石墨烯发热技术还广泛应用于穿戴设备和养生产品。
发现与荣誉
石墨烯的概念最早由理论物理学家提出,但直到2004年,英国曼彻斯特大学的物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫才成功从石墨中分离出石墨烯,并因此获得2010年诺贝尔物理学奖。
石墨烯因其独特的物理和化学特性,被认为是未来革命性的材料,将在许多领域产生深远影响。