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石墨烯化学一班谢媛媛201410900011石墨烯（Graphene）是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。石墨烯一直被认为是假设性的结构，无法单独稳定存在，直至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，成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯，而证实它可以单独存在，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。结构组成石墨烯是由碳六元环组成的两维(2D)周期蜂窝状点阵结构,它可以翘曲成零维(0D)的富勒烯(fullerene),卷成一维(1D)的碳纳米管(carbonnano-tube,CNT)或者堆垛成三维(3D)的石墨(graphite),因此石墨烯是构成其他石墨材料的基本单元。石墨烯的基本结构单元为有机材料中最稳定的苯六元环,是目前最理想的二维纳米材料.。理想的石墨烯结构是平面六边形点阵，可以看作是一层被剥离的石墨分子，每个碳原子均为sp2杂化，并贡献剩余一个p轨道上的电子形成大π键，π电子可以自由移动，赋予石墨烯良好的导电性。二维石墨烯结构可以看是形成所有sp2杂化碳质材料的基本组成单元。性质电子运输石墨烯表现出了异常的整数量子霍尔行为。其霍尔电导为量子电导的奇数倍，且可以在室温下观测到。这个行为已被科学家解释为“电子在石墨烯里遵守相对论量子力学，没有静质量”。导电性石墨烯最大的特性是其中电子的运动速度达到了光速的1/300，远远超过了电子在一般导体中的运动速度。这使得石墨烯中的电子，或更准确地，应称为“载荷子”的性质和相对论性的中微子非常相似。机械特性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了大约2.9微牛。据科学家测算，这一结果相当于要施加55牛顿的压力才能使1微米长的石墨烯断裂。电子相互作用利用世界上最强大的人造辐射源，美国加州大学、哥伦比亚大学和劳伦斯·伯克利国家实验室的物理学家发现了石墨烯特性新秘密：石墨烯中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。用途代替硅生产超级计算器石墨烯电池石墨烯涂料夜视隐形眼镜代替硅生产超级计算器科学家发现，石墨烯还是目前已知导电性能最出色的材料。石墨烯的这种特性尤其适合于高频电路。高频电路是现代电子工业的领头羊，一些电子设备，例如手机，由于工程师们正在设法将越来越多的信息填充在信号中，它们被要求使用越来越高的频率，然而手机的工作频率越高，热量也越高，于是，高频的提升便受到很大的限制。由于石墨烯的出现，高频提升的发展前景似乎变得无限广阔了。这使它在微电子领域也具有巨大的应用潜力。研究人员甚至将石墨烯看作是硅的替代品，能用来生产未来的超级计算机。石墨烯电池让生产厂家放弃生产电动交通工具的主要原因就是电池电量的问题。该行业要求增加电池的效力和持续时间，以减少充电时间。这个令人头痛的问题马上就能得到解决。西班牙Graphenano公司（一家以工业规模生产石墨烯的公司）同西班牙科尔多瓦大学合作研究出了首例石墨烯聚合材料电池。一个锂电池（以最先进的为准）的比能量数值为180wh/kg,而一个石墨烯电池的比能量则超过600wh/kg。也就是说，它的储电量是目前市场上最好的产品的三倍。这种电池的寿命也很长，它的使用寿命是传统氢化电池的四倍，是锂电池的两倍。用它来提供电力的电动车最多能行驶1000千米。而将它充满电只需要不到八分钟的时间。石墨烯涂料济南墨希与西班牙研发中心共同研发出全球首例石墨烯矿物涂料—Graphenstone格芬石墨烯矿物涂料，格芬石墨烯矿物涂料中添加的石墨烯纳米纤维会在涂料中形成纳米网状架构，赋予其天然成分所不具备的坚实性和牢固的骨架，涂料的附着力更加牢固，更具有超耐久性，使得涂料耐擦洗，抗裂纹；同时对损坏砂浆的大气侵蚀因素形成一道不可逾越的屏障，在极端条件下，依然可以发挥其优良的性能，不会产生龟裂；由于石墨烯为优良热导体，散射99%红外线和85%的紫外线，可以达成节能降耗、保温隔热的功能。夜视隐形眼镜据英国每日邮报报道，研究人员最新研制一种智能隐形眼镜，使佩戴者具有“红外夜视”能力。研究小组称，在镜片之间夹入石墨烯，能够建造一种具有捕捉可见光和红外线能力的传感器。现已建造一个比手指甲更小的原型，专家称未来将这种智能隐形眼镜应用于士兵，以及需要黑暗中观察周围环境的群体。这种镜片充分利用了石墨烯“超级传感器”的性能，石墨烯内的电子能够像光子一样高速运动，是硅中光子速度数十倍。它可作为一种“热载流子”，产生的效应可以测量、加工处理，转换成为图像。