石墨烯开启了二维材料世界的大门

石墨烯开启了二维材料世界的大门
来源：东莞市捷诚石墨制品有限公司 发布时间：2018-12-08 点击次数：204


烯烃具有丰富的塑性，并且可以卷曲成圆柱状以形成一维碳纳米管。它们也可以制成球形或椭球形，以获得零维富勒烯。

其中一位发现者，曼彻斯特大学教授安德烈·海姆，最近在2016年中国国际石墨烯创新大会上告诉公众，在获得2010年诺贝尔物理学奖后，他仍然花费了90%的时间在实验室做基础研究。在他的演讲中迸发出的积极思考令人耳目一新。

长期以来，人们对二维晶体结构知之甚少。二维晶体以平面形式存在，好像被稀释到原子层厚度一样。根据传统理论，准二维晶体结构在自然界中由于热而不能找到。直到2004年，Andreheim和他的同事Constantinovorsholov首次成功地从高取向热解石墨中分离出单层石墨烯。证明了二维材料在常温常压下可以稳定存在。

可以说，石墨烯的发现打开了二维材料世界的大门。海姆指出，石墨烯不是唯一的二维材料。还有许多其他具有特殊性能的二维材料在某些应用中可能表现得更好。除了石墨烯，还有许多类似于石墨烯的材料值得探索。

例如，磷烯是由从黑磷中剥离的有序磷原子组成的单片材料，它的一些特性可以应用于许多领域，而且，黑磷的非线性光学特性已经被许多机构证明能够生产。E是超快的，有望在不久的将来成为第二个石墨烯。

硅是一种仅具有一层原子厚度的材料，可以在银表面生长。它具有与石墨烯相似的一些材料特性，但也具有更加优异的特性，包括较低的对称基团和更强的自旋耦合。石墨烯。

对于石墨烯，研究人员可以在其原子层上进行各种拼接，就像孩子们在玩乐高积木一样。例如，石墨烯层层叠叠形成三维石墨；石墨烯卷曲成圆柱体成为一维碳纳米管；石墨烯制成石墨烯可作为其它碳材料的结构基础。

海姆指出，石墨烯与其他材料的人工结合，以及在几周内通过混合原子设计出复杂的结构，将使石墨烯更加神奇，在此基础上，对这些材料的不同性质进行了深入的研究。可以称为石墨烯3。

例如，以石墨烯为原料制备纳米复合材料扩大了石墨烯的应用范围，目前制备石墨烯的方法主要有三种：表面改性或元素掺杂，在不同的溶剂中形成稳定的分散体系；负载型或无机纳米粒子如金属氧化物，在催化、生物传感器等领域有着广泛的应用，而石墨烯、聚合物等则具有优异的性能。

当然，在石墨烯复合材料的研究中还存在许多问题和挑战，如石墨烯与无机纳米粒子的相互作用机理、与聚合物的相容性、复合材料的发展和深入应用等。

在制备石墨烯的过程中，人们往往把注意力集中在石墨烯上，而海姆的研究小组并没有忽视对通常剥离单层石墨烯后丢弃的材料的研究。

海姆说：放大后的石墨块晶体是二维真空区，有许多超细结构形状，大约15纳米。当我们测试水的传输时，我们惊讶地发现，当水通过超细毛细管时，它几乎是屏障。无摩擦，速度达1m/s，壁面光滑，水滑行较远。

海姆的研究小组解释说，这是一个全新的纳米级系统，其毛细管的精确度是不可想象的。更重要的是，这些超细毛细管可以用来制备各种材料，不仅可以控制毛细管的大小，还可以调节性能。这些材料有望用于新的过滤、海水淡化和气体分离技术。

海姆补充说，在基础石墨烯研究中，许多科学发现是令人惊讶的，使新材料有用是很酷的，而且有无数的可能需要探索的研究和开发。这样的研究深深地影响着我们。

毫无疑问，石墨烯的发现为研究者提供了一个充满魅力和想象力的研究对象，学习如何与石墨烯之父进行基础研究可以说是不断刷新创新的视野。将在许多领域带来颠覆性的变化。

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