石墨烯的理化性質(zhì)是什么,?
一,、物理性質(zhì)
1.強度與柔韌性
抗拉強度和彈性模量分別為125GPa和1.1TPa,,楊氏模量約為42N/m2,面積為1m2的石墨烯層片可承受4 kg的質(zhì)量,,其強度約為普通鋼的100倍,,用石墨烯制成的包裝袋,可以承受大約2噸的重量,,是目前已知的強度最大的材料,。
2.導(dǎo)電導(dǎo)熱性
石墨烯最重要的性質(zhì)之一就是它獨特的載流子特性和無質(zhì)量的狄拉克費米子屬性。其電子遷移率可達到2×105cm2/V·s,,約為硅中電子遷移率的140倍,,砷化鎵的20倍,溫度穩(wěn)定性高,,電導(dǎo)率可達108Ω/ m,面電阻約為31Ω/sq(310Ω/m2),,比銅或銀更低,,是室溫下導(dǎo)電最好的材料。比表面積大(2630m2/g),,熱導(dǎo)率(室溫下是5000W·m-1·K-1)是硅的36倍,,砷化鎵的20倍,是銅(室溫下401W·m·K)的十倍多,。極高的強度與柔韌性,,室溫下最好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性使得石墨烯成為ITO(氧化銦錫)的理想替代材料,并在柔性導(dǎo)電薄膜材料方面有重要應(yīng)用,。
另外,,石墨烯中電子載體和空穴載流子的半整數(shù)量子霍爾效應(yīng)可以通過電場作用改變化學(xué)勢而被觀察到,,而Novoselov等在室溫條件下就觀察到了石墨烯的這種量子霍爾效應(yīng)。
二,、光學(xué)性質(zhì)
單層石墨烯對可見光以及近紅外波段光垂直的吸收率僅為 2.3%,對所有波段的光無選擇性吸收,。
線性光學(xué)性質(zhì):單層石墨烯的吸光率很高,,對從可見光到太赫茲寬波段每層吸收 2.3% 光,。
非線性光學(xué)性質(zhì):當(dāng)入射光的強度超過某一臨界值時,,石墨烯對其的吸收會達到飽和。這些特性可以使得石墨烯可以用來做被動鎖模激光器,。
三、化學(xué)性質(zhì)
氧化性:可與活潑金屬反應(yīng),,或是在空氣中被氧化
與活潑金屬反應(yīng),,相當(dāng)于打開部分雙鍵:
8C+K=C8K
在空氣中高溫被氧化:
2C+O2=2CO 或C+O2=CO2
還原性:可被氧化性酸氧化,,通過該方法可以將石墨烯裁成小碎片
4HNO3+C=4NO2+CO2+2H2O
穩(wěn)定性:石墨烯的結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定,,碳碳鍵(carbon-carbon bond)僅為1.42,。石墨烯內(nèi)部的碳原子之間的連接很柔韌,,當(dāng)施加外力于石墨烯時,碳原子面會彎曲變形,,使得碳原子不必重新排列來適應(yīng)外力,從而保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,。這種穩(wěn)定的晶格結(jié)構(gòu)使石墨烯具有優(yōu)秀的導(dǎo)熱性。另外,,石墨烯中的電子在軌道中移動時,不會因晶格缺陷或引入外來原子而發(fā)生散射,。由于原子間作用力十分強,在常溫下,,即使周圍碳原子發(fā)生擠撞,,石墨烯內(nèi)部電子受到的干擾也非常小
芳香性:石墨烯具有芳香性,具有芳烴的性質(zhì)
溶解性:在非極性溶劑中表現(xiàn)出良好的溶解性
其他性質(zhì):可以吸附和脫附各種原子和分子 ,,具有超疏水性和超親油性
?

