石墨稀是什么东西

石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成的二维材料，具有单层碳原子排列成蜂窝状结构。它具有优异的电导性、热导性和机械强度，广泛应用于电子、能源和复合材料等领域。石墨烯的发现开启了二维材料研究的新纪元，对材料科学和技术发展具有重要意义。

石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化方式构成的蜂窝状平面薄膜，属于准二维材料，也被称作单原子层石墨。这种材料的厚度极薄，大约为0.335纳米，而其垂直方向的高度和水平方向的宽度分别大约为1纳米和10纳米到25纳米之间。石墨烯是构成所有碳晶体的基本结构单元，除了金刚石外，还包括零维富勒烯、一维碳纳米管和三维体向石墨。

石墨烯的特性

石墨烯以其卓越的光学、电学和力学特性而著称，在多个领域展现出革命性的潜力。

光学特性：石墨烯在较宽的波长范围内具有约2.3%的吸收率，几乎透明。随着石墨烯层数的增加，吸收率也随之增加。大面积石墨烯薄膜同样展现出优异的光学特性，且这些特性会随着石墨烯厚度的变化而变化。

电学特性：石墨烯是一种出色的导体，其电阻率仅为10^-6欧姆·厘米，低于铜。此外，石墨烯还具有极高的载流子迁移率，达到10^5平方厘米/(伏特·秒)。

力学特性：石墨烯以其sp²杂化连接的碳原子紧密堆积成的单层二维蜂窝状晶格结构而闻名。它不仅是已知强度最高的材料之一，还具有良好的韧性和可弯曲性。石墨烯的理论杨氏模量为1.0TPa，固有的拉伸强度为130GPa。经过氢等离子改性的还原石墨烯也展现出了卓越的强度，平均模量可达0.25TPa。由石墨烯薄片组成的石墨纸虽然多孔且脆，但经氧化后的功能化石墨烯制成的石墨纸则异常坚固强韧。

石墨烯的应用

石墨烯的卓越特性使其在多个领域具有广泛的应用潜力，包括：

电子学：石墨烯可用于制造柔性电子器件、透明电极和高性能电池等。

光学：石墨烯可用于制造光电探测器、光学器件和显示器件等。

材料学：石墨烯可用于增强复合材料的强度和韧性，并用于制造轻质和耐腐蚀的材料等。

生物医学：石墨烯可用于制造生物传感器、药物输送系统和组织工程支架等。

石墨烯的制备

石墨烯的制备方法多样，主要包括机械剥离法、化学气相沉积法和氧化还原法。

机械剥离法：通过将石墨晶体用胶带粘贴并撕开，可以获得石墨烯薄片。这种方法简单，但产量较低。

化学气相沉积法：在高温下将碳氢化合物气体分解，可以在金属衬底上生长石墨烯薄膜。这种方法可以获得大面积的石墨烯薄膜，但需要昂贵的设备和复杂的工艺。

氧化还原法：将石墨氧化后用还原剂还原，可以得到石墨烯氧化物。石墨烯氧化物易于分散在水或有机溶剂中，然后可以通过各种方法制备石墨烯薄膜。