石墨烯纳米材料论文

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1、石墨烯纳米材料摘要：石墨烯是继富勒烯、碳纳米管之后发现的一种具奋二维平面结构的碳纳米材料，它自2004年发现被以来，成为凝聚态物理与材料科学等领域的一个研宄热点。石墨烯是目前发现的唯一存在的二维自由态原子晶体，它是构筑零维富勒烯、一维碳纳米管、三维体相石墨等sp2杂化碳的基本结构单元，具有很多奇异的电子及机械性能。因而吸引了化学、材料等其他领域科学家的高度关注。本文简要介绍了石墨烯的性能特点、制备方法，着重对石墨烯纳米复合材料进行了介绍，对石墨烯纳米材料的制备方法、理化性质、及应用前景进行了详细介绍。关键词：石墨烯纳米材料复合物特性制备

2、应用引言：石墨烯自2004年被发现以来，因其优异的电学、力学、热学、光学等性能，己经深深地影响了物理、化学和材料学领域，被广泛应用于复合材料、纳米电子器件、能量储存、生物医学和传感器等范围，表现出巨大的潜在应用前景。石墨烯是近年来发现的新型碳纳米材料，它基本具有碳材料的所有优点，而且还拥有更高的比表而积和导电率，能够克服碳纳米管的一些缺陷，使其成为了一个非常理想的纳米组合成分来制备石墨烯的复合材料。自从石墨烯被发现以来，越来越多科学家开始关注基于石墨烯的复合材料的研究。0前，石墨烯的复合材料己在催化、储能、生物、医药等领域展现出优越的性

3、质和潜在的应用价值。例如，将石墨烯添加到高分子中，可以提高高分子材料的机械性能和导电性能：通过石墨烯与许多不同结构和性质的纳米粒子进行复合，制备出新型石墨烯一、石墨烯的性能特点1、导电性石墨烯稳定的晶格结构使碳原子只有优秀的导电性。石墨烯中的电子在轨道中移动时，不会因晶格缺陷或引入外来原子而发生散射。由于原子间作用力十分强，在常温下，即使周围碳原子发生挤撞，石墨烯中电子受到的干扰也非常小。2、机械特性石墨烯集成电路石墨烯是人类已知强度最高的物质，比钻石还坚硬，强度比世界上最好的钢铁还耍高上100倍。哥伦比亚大学的物理学家对石墨烯的机械特

4、性进行了全而的研宂。他们选取了一些10—20微米的石墨烯微粒。研允人员先是将这些石墨烯样品放在/一个表面被钻有小孔的晶体薄板上，这些孔的直径在1一1.5微米之间。之后，他们用金刚石制成的探针对这些放置在小孔上的石墨烯施加压力，以测试它们的承受能力。在石墨烯样品微粒开始碎裂前，它们每100纳米距离上可承受的最大压力居然达到丫大约2.9微牛。据科学家们测算，这一结果相当于要施加55牛顿的压力才能使1米长的石墨烯断裂。如果用石墨烯制成包装袋，那么它将能承受大约两吨重的物品。3、饱和吸收当输入的光波强度超过阈值时，这独特的吸收性质会开始变得饱和

5、。这种非线性光学行为称为可饱和吸收，阈值称为饱和流畅性。给予强烈的可见光或近红外线激发，因为石墨烯的整体光波吸收和零能隙性质，石墨烯很容易就变得饱和。石墨烯可以用于光纤激光器的锁模运作。用石墨烯制备成的可饱和吸收器能够达成全频带锁模。由于这特殊性质，在超快光子学里，石墨烯有很广泛的应用空间。4、自旋传输科学家认为石墨烯会是理想的旋电子学材料，因为其&旋-轨道作用很小,而且碳元素几乎没有核磁矩。使用非局域磁阻效应，可以测量出，在室温状况，自旋注入于石墨烯薄膜的可靠性很高，并且观测到自旋相干长度超过1微米。使用电闸，可以控制自旋电流的极性。

6、5、电子的相互作用石墨烯屮电子间以及电子与蜂窝状栅格间均存在着强烈的相互作用。科学家借助了美国劳伦斯們克利国家实验室的“先进光源（ALS）”电子同步加速器。这个加速器产生的光辐射亮度相当于医学上X射线强度的1亿倍。科学家利用这一强光源观测发现，石墨烯中的电子不仅与蜂巢晶格之间相互作用强烈，而且电子和电子之间也有很强的相互作用。二、石墨烯复合材料制备由于石墨烯具有高强度、高电导率、高比表面积，用苏对聚合物材料进行改性有望得到高性能的聚合物基复合材料，使复合材料具有高电导率、高强度、高热稳定性并具有一定的阻燃性，进一步扩大聚合物材料的应用范

7、围。先按照目标制备出表而改性的石墨烯，使其具有亲油或亲水性；再讲改性石墨烯与聚合物材料进行复合制备聚合物基/石墨烯复合材料。改性后的石墨烯可以更好地分散于聚合物基体中。此用途的石墨烯可取代价格昂贵的碳纳米管来填充聚合物，使聚合物基复合材料的性能及因公得到进一步提高。三、常见石墨烯纳米材料1、石墨烯/无机物纳米材料石墨烯/无机物纳米材料是石墨烯与无机物复合的纳米材料，它兼具石墨烯与复合的无机物的优良特性。如：①石墨烯/SiO2纳米复合材料，它的电导率比石墨烯增大了很多，透射率也很好：②石墨烯/Pt纳米复合材料，它的催化效果比单纯的Pt要好

8、很多，也可用于制作电极，效果也很好；③石墨烯/TiO2纳米复合材料，它的电阻约为原来的1/8,用于电的传输时，可以大大的减少电的损耗。所以，石墨烯/无机物纳米材料相对石墨烯而言，许多性能更加优异。2、石墨烯