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石墨烯及其应用

        2004年,英国曼彻斯特大学物理学家Andre Geim与Konstantin Novoselov首次从高定向热解石墨上成功分离出石墨烯,并因此于2010年共同获得诺贝尔物理学奖。

        石墨烯是sp2轨道杂化的碳原子按正六边形紧密排列成蜂窝状晶格的单层二维平面结构。从结构上来说,石墨烯可以看作是石墨、碳纳米管和 C60 的基本组成单元。


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sp2杂化碳原子组成的二维蜂窝状晶体结构

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习近平总书记参观曼彻斯特大学国家石墨烯研究院


        石墨烯具有独特而优异的物理、力学和电学性能。如石墨烯具有超强的导电性,自然界中导电性能最好的金属材料是银,电阻率为1.58×10-6Ω·cm,而石墨烯电阻率仅为10-6Ω·cm;石墨烯具有超强的导热性能,银的导热系数为412W/m·K,而石墨烯的导热系数高达5300W/m·K;石墨烯弹性模量为1TPa,抗拉强度130GPa,为普通钢的100倍;石墨烯具有超大的比表面积,单层石墨烯厚度为0.335nm,单层石墨烯的比表面积能够达到2630m2/g,而一个标准足球场的面积为7140m2

        正是由于石墨烯具有如此优异而独特的性能,因此在防腐涂料、复合材料半导体行业、光伏领域、储能领域、传感器、散热器、新一代显示器等诸多应用领域显示了强大的生命力,孕育着无限的可能。


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