石墨烯是啥?石墨烯有什么特别性能?

2022-10-25 19:51:24 广东西瓦德精密 8661

关于石墨烯概述:石墨烯研究和应用快速发展的主要原因是石墨烯具有优异的力学、热学、电学等性能以及低价格的原料。这些性能使得它在广泛的领域,例如航天航空、电子学、能源、结构和力学工程、环境、医学和包装等,有着巨大的潜在应用价值。


21世纪初,能够单独存在、有史以来最薄的二维晶体-单层石墨烯的研制成功,在物理学上具有突破性意义,其研究人员也因此获得了诺贝尔奖。此后,在科学领域和应用领域,石墨烯都得到极为广泛和深入的研究。这可以从这几年来全球有关石墨烯研究的出版物(研究论文)数量的增长情况得到证实。


根据广东西瓦德石墨烯真空平压机厂家查询相关资料统计,自2000~2015年有关石墨烯研究出版物数量几乎以指数的速度增长。与之相应,与石墨烯相关的应用也得到快速发展。据有关机构预测,石墨烯市场在2015~2020年的5年期间将以约60%的年增长率增长。另外,全球石墨烯产量从2010年的约28t增长到2017年的约5701T。


石墨烯研究和应用快速发展的主要原因是石墨烯具有优异的力学、热学、电学等性能以及低价格的原料。这些性能使得它在广泛的领域,例如航天航空、电子学、能源、结构和力学工程、环境、医学和包装等,有着巨大的潜在应用价值。石墨烯的应用常通过制成石墨烯纳米复合材料实现。因此,与之相关的研究在整个石墨烯研究领域中占有相当大的分量。


研究表明,少量石墨烯的添加能显著改善基体材料的许多重要性能或赋予新的特定功能。 纤维是长期以来改善材料性能的主要增强材料。目前,纤维增强复合材料已在各个领域得到广泛应用。科学家们在使用纳米颗粒作为增强材料改善各种材料(包括聚合物、陶瓷和金属)性能的研究也已取得了很大进展。


碳纳米管和蒙脱土(MMT)是典型的一类纳米颗粒添加剂,能显著增强许多材料的力学和其他物理性能。研究表明,在许多方面纳米颗粒优于常用的纤维。石墨烯的出现使得纳米颗粒增强材料中有了一个强有力的竞争者,而且具有明显的优势。 碳纳米管具有与石墨烯相近的力学和某些物理性质,然而,迄今为止的研究表明,在许多性能的增强效果上,石墨烯更为有效。


对聚合物材料,石墨烯比一维的碳纳米管有更强的力学性能增强效果,原因可归结为石墨烯的超高比表面积、粗糙和波形的表面形态结构以及其固有的片状结构而不要求在基体内的任何择优取向。 对聚合物的热学性能和电学性能,与碳纳米管相比,石墨烯的添加有相近似或者有更佳的增强(改善)效果。石墨烯的片状几何结构,易于在基体内形成连通网络,被认为是改善聚合物这些物理性能的关键因素。


研究指出,与碳纳米管相比,石墨烯在陶瓷基体内更易于达到均匀分散的状态,而碳纳米管则常常形成聚集态,难以达到良好的分散。在相同实验条件下,石墨烯增强陶瓷复合材料的力学性能比碳纳米管增强复合材料要高出10%-50%。 除了性能改善的不同效果外,一个不可忽视的差异是碳纳米管的制备成本很高,难以形成产业化,而石墨烯的制备成本明显较低,较易于形成规模化生产。



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