石墨烯材料研究进展与应用.pptx

1、“Hall Effect of Graphene”广东昆虫研究所生物学家因果蝠口交研究而获得了本年广东昆虫研究所生物学家因果蝠口交研究而获得了本年度的搞笑诺贝尔生物学奖，他们通过红外摄像机拍摄蝙度的搞笑诺贝尔生物学奖，他们通过红外摄像机拍摄蝙蝠夜晚活动时发现短鼻果蝠利用口交延长交配时间蝠夜晚活动时发现短鼻果蝠利用口交延长交配时间Graphene is a one-atom-thick layer of carbon atoms arranged in a hexagonal lattice.It is the building-block of graphite(which is used,a

2、mong others things,in pencil tips),but graphene is a remarkable substance on its own with a multitude of astonishing properties,which repeatedly earn it the title“wonder material”.以石墨或石墨插层化合物（以石墨或石墨插层化合物（GICsGICs）为原料，采用）为原料，采用物理剥离的方法制备单层石墨烯物理剥离的方法制备单层石墨烯/少数层石墨烯少数层石墨烯胶带法胶带法机械剪机械剪切法切法探头式探头式水浴式水浴式均质器均质

3、器破壁机破壁机高压均质机高压均质机Graphite钾插层石墨钾插层石墨化合物化合物 KC8s 产业化生产高质量、大面积石墨烯薄膜最产业化生产高质量、大面积石墨烯薄膜最 具潜力的方法；具潜力的方法；s 工艺流程工艺流程：将碳氢化合物（如甲烷等）通：将碳氢化合物（如甲烷等）通 入到高温加热的金属基底入到高温加热的金属基底（如（如Cu等）表面，等）表面，反应持续一定时间后冷却，冷却过程中在反应持续一定时间后冷却，冷却过程中在 基底表面便会形成数层或单层石墨烯基底表面便会形成数层或单层石墨烯.2013中科院重庆绿色智能技术研究院中科院重庆绿色智能技术研究院15 inch2010三星三星&成均馆大学成均

4、馆大学30 inch高温加热高温加热SiC单晶，使得单晶，使得SiC表面的表面的Si原子被原子被 蒸发脱离表面，剩下的蒸发脱离表面，剩下的C原子通过自组形式重构，生成基于原子通过自组形式重构，生成基于SiC衬底衬底 的石墨烯的石墨烯在超高真空条件下将碳源气体通入到具有催化在超高真空条件下将碳源气体通入到具有催化 活性的过渡金属基底如活性的过渡金属基底如Pt、Ir、Ru、Cu等表面，通过加热使吸附气体等表面，通过加热使吸附气体 催化脱氢从而制得石墨烯催化脱氢从而制得石墨烯最强硬的二维材料，比同尺寸的钢和钻石都要强硬很多；最强硬的二维材料，比同尺寸的钢和钻石都要强硬很多；弹簧常数（弹簧常数（K K

5、）高达）高达50eV/2.拉伸强度拉伸强度 130 130 GpaGpa，是高强钢的，是高强钢的100100多倍；多倍；拉伸（杨氏）模量拉伸（杨氏）模量 1.0 1.0 TpaTpa；断裂伸长率断裂伸长率 最耐拉伸晶体，拉伸最耐拉伸晶体，拉伸20%20%后仍不断裂后仍不断裂.在在所有已知材料中最高所有已知材料中最高 0 1600 cm-1/0.2 eV;在很宽的波长范围内，吸光度仅有在很宽的波长范围内，吸光度仅有2.3%，即高透明性；当，即高透明性；当 入射光强超过某一临界值时，吸光度会达到饱和；入射光强超过某一临界值时，吸光度会达到饱和；有外磁场时，可调谐至太赫兹范围有外磁场时，可调谐至太赫

6、兹范围.可用于制备可用于制备被动锁模激光器被动锁模激光器2018/3/5，Nature，2篇；篇；两层石墨烯扭曲两层石墨烯扭曲1.1度度“魔角魔角”并冷却并冷却至至1.7 K，呈现出，呈现出超导性超导性.2.5105 cm2/(V.s)低温，低温，1.5104 cm2/(V.s)室温；室温；108 S/m；限制了石墨烯在半导体材料相关领域的应用；限制了石墨烯在半导体材料相关领域的应用；具有室温量子霍尔效应、双极性电场具有室温量子霍尔效应、双极性电场 效应、反常量子霍尔效应等，这使得石墨烯在电子器件等领域具效应、反常量子霍尔效应等，这使得石墨烯在电子器件等领域具 有重要应用有重要应用.各向同性热

7、导体，各向同性热导体，5000 W/m/k;5000 K；真空环境可耐温至真空环境可耐温至2800 oC，空气中，空气中700oC（CNT）0.77 mg/m2 即使是氦原子也不能透过单层石墨烯即使是氦原子也不能透过单层石墨烯 高达高达2600 m2/g 污染物吸附与过滤、海水淡化污染物吸附与过滤、海水淡化 晶体管、传感器、替代硅的芯片材料、柔性晶体管、传感器、替代硅的芯片材料、柔性 显示屏（可穿戴设备）显示屏（可穿戴设备）新型感光元件新型感光元件 新能源电池、储氢新能源电池、储氢 细胞成像、组织工程、干细胞工程、生物传细胞成像、组织工程、干细胞工程、生物传 感器感器 航天传感器、超轻型飞机用

8、复合材料航天传感器、超轻型飞机用复合材料 多功能聚合物复合材料、高强度陶瓷材料多功能聚合物复合材料、高强度陶瓷材料 催化剂载体催化剂载体 2019.08国防科大国防科大厚度最薄的灯泡厚度最薄的灯泡 -0.34 nm44的石墨烯发光的石墨烯发光阵列器件阵列器件;可有效控制石墨烯可有效控制石墨烯灯泡的发光强度，灯泡的发光强度，实现梯度发光；实现梯度发光；有望应用于高分辨有望应用于高分辨率的柔性显示和成率的柔性显示和成像领域像领域.2010年年 韩国三星，韩国三星，3.1电阻触控屏；电阻触控屏；2013年年 中科院重庆绿色智能技术研中科院重庆绿色智能技术研 究院，究院，7柔性电阻触控屏；柔性电阻触控

9、屏；2014年年 剑桥大学剑桥大学&Plastic Logic，首，首 个柔性显示屏个柔性显示屏2015年年 重庆，全球首批重庆，全球首批3万部万部5.5量量 产石墨烯手机面世；产石墨烯手机面世；2016年年 广州奥翼，世界首次研发成广州奥翼，世界首次研发成 “石墨烯电子纸显示屏石墨烯电子纸显示屏”；2018年年 韩国电子通信研究院，开发韩国电子通信研究院，开发 成功一种基于透明石墨烯电成功一种基于透明石墨烯电 极的柔性极的柔性OLED面板面板.经经250,000次冲次冲/放电循环后，在放电循环后，在400 A/g的超高的超高电流密度下（电流密度下（1.1 s内完成充电），电池仍保有内完成充电

10、），电池仍保有约约120 mAh/g的高比容量的高比容量;在循环寿命和倍率性能上超过以往所有电池在循环寿命和倍率性能上超过以往所有电池;该电池能在该电池能在-40120 oC宽温度范围内正常工作，宽温度范围内正常工作，也能在弯曲也能在弯曲10,000次后正常工作次后正常工作.以以50 GHz的运行速率，的运行速率，实现从可见光区至红外实现从可见光区至红外 光区光区(0.6A/W0.8m 11.5A/W20m)的的 高响应度光检测；高响应度光检测；可扩大在成像和传感系可扩大在成像和传感系 统中的应用范围和潜在统中的应用范围和潜在 用途；用途；可显着改善夜间热成像可显着改善夜间热成像 或医疗诊断应

11、用；或医疗诊断应用；可用于环境传感技术，可用于环境传感技术，以更准确地识别污染物以更准确地识别污染物 浓度浓度.AuNP 可加速透过细胞膜可加速透过细胞膜;DOX 阿霉素，抗癌药物；阿霉素，抗癌药物；HepG2 肝癌细胞；肝癌细胞；工信部工信部发布发布新材料产业新材料产业“十二五十二五”发展规划发展规划，首次，首次 明确要积极开发石墨烯等纳米材料；明确要积极开发石墨烯等纳米材料；国务院国务院印发印发中国制造中国制造2025，将石墨烯列为战略前沿，将石墨烯列为战略前沿 新材料，并制定了在锂离子电池、海洋工程、柔性电子、新材料，并制定了在锂离子电池、海洋工程、柔性电子、光电应用等方面的技术发展路线图；光电应用等方面的技术发展路线图；工信部、发改委、科技部联合工信部、发改委、科技部联合发布发布关于加快石墨烯产关于加快石墨烯产 业创新发展的若干意见业创新发展的若干意见（工信部联原（工信部联原2015435号号 ），成为石墨烯领域首个国家宏观指导性文件），成为石墨烯领域首个国家宏观指导性文件.