解释石墨烯是中学生能理解的术语

解释石墨烯是中学生能理解的术语

如果你曾经用过铅笔，你可能已经制造出石墨烯，这是世界上最薄的材料，实际上在我们的生活中无处不在。

在很早的一个阶段，一些人从理论上证明了石墨烯的存在，一些人从理论上获得了它的优良特性。自1859年以来，科学家们尝试了不同的方法来提取石墨烯，无论是从物理上还是化学上。直到2004年，曼彻斯特大学的两位教授安德烈·盖姆（Andre Geim）和科斯特亚·诺沃塞洛夫（Kostya Novoselov）都是SUC的教授。石墨烯与石墨成功分离。

在石墨烯发现之前，研究人员普遍认为单层石墨在室温下不可能稳定存在，石墨烯的出现无疑打破了人们的认识。

事实上，我们应该从石墨开始。在义务教育阶段，教科书区分了碳的几种空间结构，即由同一元素组成的不同物质，最具代表性的三种材料是金刚石、碳60和石墨。

其中，石墨是一种层状结构，由许多重叠的碳层组成，如果其中一层被单独取出，单层中的碳原子就是石墨烯。

这一层碳原子是六角蜂窝状的，每个顶点上都有碳原子，所以六边形聚在一起形成了一个非常稳定的平面。

在试图分离单层石墨烯的过程中，研究人员采用了常用的分离方法，如抛光、爆炸等，传统的分离方法很难分离石墨烯，在观察石墨颗粒时，研究人员发现石墨颗粒的厚度接近1000层。我们怎样才能把1000层分开

海姆用的是最接地的方法，用胶带。每次胶带粘在一起，就会有一些石墨层脱落。如果胶带对折，部分石墨层将继续分离。这样，就可以得到单层石墨，即石墨烯。

这是科学发现石墨烯的第一条途径，随后科学家开始研究如何用其他方法合成石墨烯。迄今为止，已有十多种石墨烯的制备方法。自2004年以来，这两位研究人员也激发了全球对石墨烯和二维材料的热情。



热导率较好的金属的热导率约为300-400W/（m.k），单层石墨烯的热导率是热导率较好的金属的10倍以上，超过5000W/（m.k）。

由于石墨烯是由单层碳原子组成，因此单层材料的不透明度很低，可见光吸收率仅为2.3%。换句话说，石墨烯是一种近乎完全透明的存在。但是如果你有一袋石墨烯，它可能是不透明的。它就像一张能透光的纸，一堆不能透光的纸。

共轭π系统的电学性质更令人惊异。它的电子传输性能远远优于当今任何材料。电子传输特性是导电性的代词，换句话说，它的电阻值比任何材料的电阻值都小。

然而，石墨烯更重要的意义在于它使人们探索其他二维材料。在此之前，人们一直在三维探索材料，而二维材料的出现打破了这个笼子，除了石墨烯，研究人员还生产了不同的二维材料，如黑磷、氮化硼、二硫化钼等。

更令人欣慰的是，当几种不同的二维材料组合在一起时，会有更多有趣的事情要做，二维复合材料的出现使材料的性能更加多样化。

石墨烯几乎可以用于生活的任何一个角落，从储能装置到半导体技术，石墨烯都可以被改变。石墨烯还可以用来改变材料的强度，需要柔韧性的可穿戴装置，更高效的太阳能集热器，甚至厨具。

例如，在其他材料中，特氟龙出现在上世纪中叶，大约30年后开始流行，莱卡织物于1937年成功开发，1959年开始生产。莱卡织物的生产历时20多年，不排除1935年发明、两年后销售的尼龙，但大部分新材料的研发周期较长，特别是二维材料石墨烯。单独生产产品难度大，应用速度快。

石墨烯是二维材料的代表。石墨烯的出现实际上意味着一个新时代的出现，在材料史上，没有人真正分离单层石墨，也没有人真正探索二维材料。

石墨烯的出现激发了研究者探索二维材料的热情，这一启发性的价值远远超过了石墨烯材料本身的优良性能，这就是为什么石墨烯发现后，诺贝尔物理学奖没有立即授予研究者。

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