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[新闻] 干货│石墨烯最强科普问答,围观群众们赶紧看过来!

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发表于 2018-10-23 14:06 |显示全部楼层

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你听过石墨烯吗?它的头衔有很多,新材料之王、黑金、硅材料的终结者等等,是不是很厉害!但是你真的了解石墨烯吗?看完这篇文章,包你不再是"吃瓜群众“!
一、概念、制备与结构篇
1、什么是石墨烯?
答: 将石墨的层状结构无限剥离,直到原子级厚度,该薄层碳材料的性质与原来的石墨有极大的不同(电子运动性质发生重大变化),该薄层碳材料取名石墨烯。2004年,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,成功地从石墨中剥离出石墨烯,并表征了它的性质,两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”为由,共同获得2010年诺贝尔物理学奖。
2、石墨烯和石墨在结构上有什么区别?
答:石墨是由一层层蜂窝状有序排列的平面碳原子构成的。当把石墨片层剥成单层之后,这种只有一个单原子层的石墨薄片称为单碳层石墨烯。
3、石墨烯可以分为哪几类?(提示:以层数来划分)
答:单层石墨烯、双层石墨烯、多碳层石墨烯(3-10层)。
4、单层石墨烯的厚度是多少?
答:0.335 nm,大约是头发丝的二十万分之一。
5、石墨烯主要是由什么元素组成的?
答:碳元素。
6、石墨烯和石墨最本质的区别在哪里?
答:结构不同,电子性质发生了改变,因此其许多性质都不同。
7、石墨烯、碳纳米管、炭黑在结构上有什么区别?
答:微观上石墨烯为二维薄片状,碳纳米管为一维线状,炭黑为零维粒子状
8、石墨烯与石墨的关系是什么?
答:石墨由很多层石墨烯构成;石墨一层一层剥离就变成石墨烯。
9、石墨烯最早是如何被制备、发现的?
答:利用胶带剥离法从高定向裂解石墨块中剥离得到的。
10、铅笔在纸上轻轻划过留下痕迹是否有可能含有单原子层石墨烯?
答:可能。铅笔芯材料为石墨材料,在纸上划过,将发生碳层的剥离。
11、石墨烯制备方法目前主要有哪些?
答:机械剥离法、CVD法、化学氧化还原法、插层剥离法等。
12、氧化石墨烯用Hummer法制备需要哪些化学物质?
答:浓硫酸、高锰酸钾、蒸馏水、双氧水等。
13、石墨烯利用化学氧化还原法制备有哪些优缺点?
答:优点:可以大规模制备氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、其中氧化石墨烯水溶性好、利用其可进行化学接枝改性;缺点:制备得到石墨烯缺陷大、破坏了石墨烯原有的结构、大量使用强酸和强氧化剂,易造成环境污染。
14、机械剥离法制备石墨烯有哪些优缺点?
答:优点: 易于量产、操作简单;缺点:一些参数尚不易控制。
15、CVD法制备石墨烯有哪些优缺点?
答:优点:可以制备高质量的石墨烯薄膜;缺点:量产转移等成本较高,工艺条件还需进一步完善。
16、石墨烯的表征方法目前主要有哪些?
答:可以用电子显微镜等对石墨烯的厚度,形貌等进行观察、测试,主要有:AFM、HRTEM、Raman、SEM、SEAD、XRD等
二、性能与应用篇
17、石墨烯具有哪些特殊性质?为什么成为21世纪的明星材料?
答:目前发现的结构完整的单碳层石墨烯强度很高、导电、导热性能极好,具有十分广阔的应用前景。
18、石墨烯在哪些领域具有潜在应用?
答:石墨烯具有很好的导电、导热性,强度高,比表面积大,预期在计算机芯片、电子材料、导热材料,高性能复合材料、环境处理、催化剂载体等领域具有潜在应用。
19、石墨烯耐高温吗?
答:石墨烯的主要成分是碳,并且具有稳定的晶格结构,比一般高分子材料的耐热温度还高。
20、石墨烯在锂电池上的应用是什么?
答:做锂电池导电添加剂,可以提高锂电池的充电速度和综合性能。
21、石墨烯与铅酸电池有何关系?
答:石墨烯有望应用于铅酸电池内的电极材料,替代原来的石墨材料,提高综合性能,等等。
22、石墨烯目前在手机上主要有哪些应用?
答:石墨烯触摸屏、电池和导热膜
23、石墨烯在塑料改性方面可以有哪些作用?
答:提高塑料的强度、模量、表面光泽性、表面硬度、改善塑料的抗静电性能、提高塑料的导热、散热性能,等等;
24、石墨烯在橡胶改性方面可以有哪些作用?
答:提高橡胶的耐磨性能、散热性能、抗静电性能等。
25、石墨烯在涂料领域可以有哪些作用?
答:利用石墨烯的导电性、阻隔性提高涂料的阻隔性能、防腐性能。可以制备电磁屏蔽涂料、抗静电涂料等。
26、石墨烯在油墨方面可以有哪些应用?
答:可以制备导电性油墨,用于导电线路印刷等。
27、石墨烯在物联网领域可以有哪些应用?
答:可以制备导电油墨,用于印刷电路如用于条码、射频识别即RFID制作等。
28、石墨烯在LED灯具领域可以有何应用?
答:利用石墨烯的高导热性能,制备散热材料,用于LED灯具散热等。
29、石墨烯在服装面料可以有哪些应用?
答:利用石墨烯电学、热学或其它功能,通过添加、植入等手段,使面料赋予相关功能。
靖江墨烯服饰科技有限公司成立于2016年8月,是一家专业从事石墨烯复合纤维面料与智能服饰产品研发与销售的高科技公司“向社会提供新材料新效能”为使命,以“成为新材料应用产业化国际知名公司”为愿景,坚持以“科技蓝海、高品感受、诚信守诺、制度规范”为价值观,向社会提供有价值的高端新材料应用产品。
30、石墨烯在环境保护领域可以有哪些应用?
答:利用石墨烯的高比表面特性,用于吸附水中污染物。利用石墨烯的可成膜性制备过滤材料用于水质处理。利用石墨烯制备的传感器,可以检测环境中微量物质。
31、石墨烯在汽车配件行业可以有哪些应用?
答:利用石墨烯的力学性能特性,制备高性能复合材料,用于汽车配件,也可以用于汽车轮胎。
32、石墨烯在电子行业可以有哪些应用?
答:利用石墨烯的超薄性与导电性,制备超薄导电材料,替代一些导电配件,可以降低成本,减小重量,缩小体积、提高性能等。
33、石墨烯在医疗卫生领域可以有哪些应用?
答:石墨烯可以作用各类传感器件,用于各种医疗检测等。
34、石墨烯在军工材料领域可以有哪些应用?
答:石墨烯可以制备高强度复合材料用于防弹材料;可以制备轻便高导电材料用于电磁屏蔽或吸波材料等;或制备高强度复合材料用于其它军工器械。
35、石墨烯在润滑油领域有何应用?
答:在润滑油中添加极少量的石墨烯,可以大幅度提高润滑油的综合性能。
36、石墨烯还在哪些领域可能具有潜在应用?
答:利用石墨烯的导电、导热、高强度、超薄性可以在很多领域替代传统材料,具体应该考虑其性价比等因素。
三、市场与政策篇
37、石墨烯目前的市场价格如何?
答:目前石墨烯无论是薄膜产品或粉体、分散液产品都处于有限规模的研发生产阶段,价格较高。随着应用市场的打开,生产规模扩大,石墨烯的可以与一般纳米材料一样,价格上具有竞争力。
38、目前,有哪些全国性石墨烯组织?
答:中国石墨烯产业技术创新联盟,成立于20137月。
39、目前,国家对石墨烯产业是否有标准制定?
答:201645日,《石墨烯材料的术语、定于及代号》国家标准(征求意见稿)在中国国家标准管理委员会官网正式公布。
40、国家对石墨烯有哪些相应政策?
答:20151130日,中国工业和信息化部、国家发展改革委、科技部印发《关于加快石墨烯产业创新发展的若干意见》,提出到2020年,形成完善的石墨烯产业体系,实现石墨烯材料标准化、系列化和低成本化。

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