【正文】 大體可分為物理方法和化學方法。 此外, 由于C 鍵之間的相互作用, 表征誤差達0. 5nm甚至更大, 這遠大于單層石墨烯的厚度, 使得表征精度大大降低[18] 。/ 石墨烯0又名/ 單層石墨片0, 是指一層密集的、包裹在蜂巢晶體點陣上的碳原子, 碳原子排列成二維結構, 與石墨的單原子層類似( 圖1) 。石墨烯中各碳原子之間的連接非常柔韌，當施加外部機械力時，碳原子面就彎曲變形，從而使碳原子不必重新排列來適應外力，也就保持了結構穩(wěn)定。海姆(Andre K. Geim)等制備出了石墨烯。海姆和康斯坦丁　　由于這種材料是從石墨中制取的，而且包含烯類物質的基本特征——碳原子之間的雙鍵，所以稱為石墨烯。碳材料是一種地球上較普遍而特殊的材料, 它可以形成硬度較大的金剛石, 也可以形成較軟的石墨. 近20 年來, 碳納米材料一直是科技創(chuàng)新的前沿領域, 1985 年發(fā)現(xiàn)的富勒烯[1]和1991 年發(fā)現(xiàn)的碳納米管(CNTs)[2]均引起了巨大的反響, 興起了研究熱潮. 2004 年, Manchester 大學的Geim 小組[3]首次用機械剝離法獲得了單層或薄層的新型二維原子晶體—— 石墨烯. 石墨烯的發(fā)現(xiàn), 充實了碳材料家族,形成了從零維的富勒烯、一維的CNTs、二維的石墨烯到三維的金剛石和石墨的完整體系. 石墨烯是由碳原子以sp2 雜化連接的單原子層構成的, 其基本結構單元為有機材料中最穩(wěn)定的苯六元環(huán), nm, 是目前所發(fā)現(xiàn)的最薄的二維材料[3]. 石墨烯是構成其它石墨材料的基本單元, 可以翹曲變成零維的富勒烯, 卷曲形成一維的CNTs[45]或者堆垛成三維的石墨(圖1). 這種特殊結構蘊含了豐富而奇特的物理現(xiàn)象, 使石墨烯表現(xiàn)出許多優(yōu)異的物理化學性質, 如石墨烯的強度是已測試材料中最高的, 達130 GPa[6], 是鋼的100 多倍。難怪業(yè)內人士有如此評價，如果說２０世紀是硅的世紀，那么，石墨烯則開創(chuàng)了２１世紀的新材料紀元，將給世界帶來實質性的變化。國內從事石墨烯研究的機構主要為各大科研院校及一些石墨產品生產企業(yè)，只能小量生產石墨烯樣品，并沒有規(guī)模化生產的能力。2010 年 11 月公司擬與成都市政府簽訂戰(zhàn)略合作投資建設協(xié)議書，在成都中國發(fā)表的相關論文量表現(xiàn)不俗，但論文質量不高，中國發(fā)表的論文有35．97％尚未被引用過。該項目主要是開發(fā)“石墨烯硅”材料/工藝技術，并在此基礎上開發(fā)先進的輔助開關器件(CGOS)和等離子共振赫茲器件(PRGOS)。該項目主要研究領域包括石墨烯物理性能、機械和電子機械性能、化學修飾，以及尋找設計石墨烯電子特性的新方法和制備以石墨烯為基礎的功能應用器件。歐盟FP7框架計劃2008年1月發(fā)布了石墨烯基納米電子器件項目。美國國家科學基金會(NSF)2009年5月發(fā)布了石墨烯基材料超電容應用項目，主要研究內容包括：(1)開發(fā)石墨烯基電子材料，提高超級電容器性能，使其具有較高的能量和功率密度；(2)表征石墨烯基電子材料的形態(tài)、結構和性能特征；(3)加強對石墨烯基超級電容器中電化學雙層和決定其性能因素的基本認識；(4)調查離子液體作為石墨烯基超級電容器電解液的相容性；(5)開發(fā)新型超級電容器電池組裝工藝和電池測試方法。今年，該成果可為手機商提供10萬片觸摸屏，成本比現(xiàn)用材料降低30%.正是由于有上述優(yōu)勢，石墨烯觸摸屏的銷售將有望從零起步，幾何級別增長。以觸摸屏為代表的智能機需求強勁增長，帶動智能機零部件的生產和銷售，其中包括電容屏的生產。且石墨烯片層所特有的褶皺以及疊加效果，可以形成的納米孔道和納米空穴，有利于電解液的擴散，因此石墨烯基的超級電容器具有良好的功率特性。它是近十幾年隨著材料科學的突破而出現(xiàn)的新型功率型儲能元件，其批量生產不過幾年時間。目前的電動汽車，因為充電時間長達幾個小時，在市場推廣過程中遇到了充電站配套建設成本高和普通消費者對其接受度較低的問題。(2)石墨烯鋰離子電池開啟儲能技術新紀元鉛酸電池具有技術成熟、價格較低等優(yōu)點，但是存在嚴重鉛污染，將被更先進的產品替代。 （1）導電性極強：石墨烯中的電子沒有質量，電子的運動速度超過了在其他金屬單體或是半導體中的運動速度，能夠達到光速的 1/300，正因如此，石墨烯擁有超強的導電性。作為單質，它在室溫下傳遞電子的速度比已知導體都快。 Acer 宏碁 AS4750G2454G75Mnkk
石墨烯產業(yè)發(fā)展調研報告 石墨烯是一種由碳原子緊密堆積構成的二維晶體，是包括富勒烯、碳納米管、石墨在內的碳的同素異形體的基本組成單元，就是石墨的單層薄片。 石墨烯的問世引起了全世界的研究熱潮。石墨烯是目前已知的最薄的一種材料，單層的石墨烯只有一個碳原子的厚度，這種厚度的石墨烯擁有了許多石墨所不具備的特性。全球半導體晶硅的市場發(fā)展穩(wěn)定，根據(jù) IEK的預測，石墨烯可替代晶硅應用在芯片領域，石墨烯如果替代十分之一的晶硅制成高端集成電路，市場容量至少在5000億元以上。 石墨烯鋰離子電池可在幾分鐘內滿充，將加快電動汽車產業(yè)化進程。（3）石墨烯促進超級電容器發(fā)展超級電容器超級電容器又稱超大容量電容器、金電容、黃金電容、儲能電容、法拉電容、電化學電容器或雙電層電容器（英文名稱為EDLC，即Electric Double Layer Capacitors），是靠極化電解液來存儲電能的新型電化學裝置。由于石墨烯具有極高的理論比表面積，結構上屬于獨立存在的單層石墨晶體材料，故石墨烯片層的兩邊均可以負極電荷形成雙電層。 2011 年全球僅觸摸屏所需要的 ITO 導電玻璃就近 4500 萬片，加上公共查詢、醫(yī)療儀器和游戲機等方面的應用，預計2012年 ITO導電玻璃的市場容量在 85009500萬片，石墨烯將具有很大的替換空間。從技術層面上講，該成果的問世縮短了產業(yè)界對石墨烯材料810年產業(yè)化的時間預期。 美國國防部高級研究計劃署(DARPA)2008年7月發(fā)布了碳電子射頻應用項目(總資2 200萬美元)，主要開發(fā)超高速和超低能量應用的石墨烯基射頻電路，即用石墨烯制造電腦芯片和晶體管。其合作方為康奈爾大學、南卡羅來納大學，分別提供石墨烯薄膜生長技術和氣體探測器表征技術。歐洲石墨烯項目是一個4年期的研究計劃，需要歐洲范圍內廣泛而有深度的合作。該項目的負責機構為日本東北大學。(5)中國與美國、日本等相比，關于石墨烯的研究起步相對較晚，中國近兩年來開始進入了研究活躍期。 2010年 6月公司公告收購成都炭素有限責任公司100%股權， 成都炭素現(xiàn)有4000t/a 特種石墨生產線項目?！　?. 石墨烯沒有形成下游的應用和需求，目前最大的應用還是為各大科研院校的實驗使用；下游需求尚還沒有形成，大規(guī)模產業(yè)應用尚需很長的時間。但高達 2000元/克的產品價格和廣闊的市場前景更是讓各方對石墨烯研究一直沒有停止過。純碳能以截然不同的形式存在，可以是堅硬的鉆石，也可以是柔軟的石墨。這就是石墨烯，它是二維的碳，人類已知的最薄材料，一種正為物理學和材料學帶來許多新發(fā)現(xiàn)的東西。在英國曼徹斯特大學工作的安德烈K 結構性質石墨烯結構非常穩(wěn)定，迄今為止，研究者仍未發(fā)現(xiàn)石墨烯中有碳原子缺失的情況。此后, Schmidt 等[ 4, 5] 科學家對其方法進行改進, 合成了許多含不同邊緣修飾基團的石墨烯衍生物, 但這種方法不能得到較大平面結構的石墨烯2004 年, Geim 等[ 1] 以石墨為原料, 通過微機械力剝離法得到一系列叫作二維原子晶體( two2dimensional atomic crystals) 的新材料) ) )/ 石墨烯( graphene )0。原子力顯微鏡可以表征單層石墨烯, 但也存在缺點: 且在表征過程中容易損壞樣品。解釋了只有在特定基底( Si )底上涂72nm 厚Al2O3 膜) 上石墨烯可見的原因, 提出并實驗證實了更利于石墨烯光學表征的基底和光源,提高了光學表征的精度, 為石墨烯層數(shù)的快速準確表征、控制制備及物性研究奠定了基礎。此外, 用偶聯(lián)反應合成HBC 時要用金屬催化劑,這會造成環(huán)境污染. 以石墨為原料制備物理方法( 1) 微機械力剝離法[1]以1mm 厚的高取向高溫熱解石墨為原料, 在石墨片上用干法氧等離子體刻蝕出一個5Lm 深的平臺( 尺寸為20Lm) 2mm, 大小不等) , 在平臺的表面涂上一層2Lm 厚的新鮮光刻膠, 焙固后, 平臺面附著在光刻膠層上, 從石墨片上剝離下來。化學方法( 1) SiC 熱解的外延生長法[24 ) 28]首先, 樣品經過氧化或H2 刻蝕表面處理, 然后在超高真空下( 1 10 10 Torr) 經電子轟擊加熱到1 000 e , 除去氧化物, 并用俄歇電子能譜(AES) 監(jiān)測, 當氧化物完全去除后, 加熱樣品至1 250 )1 450 e , 這時將形成石墨烯層, 石墨烯的厚度與加熱溫度相關, 且可通過AES( 入射能為3keV) 中Si( 92eV) 和C ( 271eV) 的峰強度測定石墨烯的厚度。常見的氧化方法有Brodie 方法以及Staudenmaier 方法[ 34] , 其基本原理均為先用強質子酸處理石墨, 形成石墨層間化合物, 然后加入強氧化劑對其進行氧化。2004 年, 英國曼徹斯特大學的物理學教授Geim 等[2] 用一種極為簡單的方法剝離并觀測到了單層石墨烯晶體。Pan等[6] 以含碳的釕單晶在超高真空環(huán)境下高溫退火處理, 使元素向晶體表面偏析形成外延單層石墨烯薄膜, 通過優(yōu)化生長條件獲得了理想的毫米級外延石墨烯二維單晶材料。用制作鎳層圖形的方式, 能夠制備出圖形化的石墨烯薄膜。由于石墨烯周圍分布大量的負電荷, 這種懸浮液通過靜電斥力可穩(wěn)定存在幾個月而不發(fā)生沉降。即室溫下將預處理的石墨用發(fā)煙硫酸氧化24h, 過濾洗滌后將樣品置于DMF 和TBA 的混合液中超聲5min。Qian 等[14??15] 以苝酰亞胺為重復單元, 通過偶聯(lián)反應將兩分子苝酰亞胺沿其bay 位結合在一起, 合成出二并苝酰亞胺, 并沿其bay 位構筑寬度受限( 1nm 左右) 、長度可控的石墨烯納米帶, 這實現(xiàn)了酰亞胺基團功能化的石墨烯納米帶的高效化學合成。Dai 研究小組的窄帶具有導電性能, 因此在電子工業(yè)將具有廣泛用途, 他們已使用石墨烯帶制造出了基本的晶體管。Li 等[ 23] 發(fā)展了一種新穎的, 可以直接、實時觀測石墨烯在聚合物中相變的方法。石墨烯與碳納米管不同, 它是平面結構, 因此更適合傳統(tǒng)芯片的制造工藝。美國研究人員稱，“太空電梯”的最大障礙之一，就是如何制造出一根從地面連向太空衛(wèi)星、長達23000英里并且足夠強韌的纜線，美國科學家證實，地球上強度最高的物質“石墨烯”完全適合用來制造太空電梯纜線！　　人類通過“太空電梯”進入太空，所花的成本將比通過火箭升入太空便宜很多。如果用一塊面積1平方米的石墨烯做成吊床，可以承受一只貓的重量，而吊床本身重量不足1毫克，只相當于貓的一根胡須。 其它應用領域與昂貴的富勒烯和碳納米管相比, 石墨烯價格低廉, 原料易得, 隨著石墨烯制備技術的日益成熟, 基于石墨烯的新材料不斷被發(fā)現(xiàn), 極大地拓展了其應用領域。石墨烯還可用于制造透明的觸摸顯示屏、發(fā)光板和太陽能電池板。 迅速發(fā)展石墨烯的精確表技術, 是石墨烯制備、性能和應用研究的迫切要求。結束語石墨烯以其獨特的結構、性質及潛在的應用, 越來越引起研究人員的廣泛關注, 已成為材料、化學、物理等眾多領域研究的熱點。Yang 與Kaner [26] 尋找到制造石墨烯和碳納米管混合材料的新方法, 該混合材料有望作為太陽能薄膜電池和家用電器設備的透明導體。科學家認為，利用石墨烯制造晶體管，有可能最終替代現(xiàn)有的硅材料，成為未來的超高速計算機的基礎。研究人員甚至將石墨烯看作是硅的替代品，能用來生產未來的超級計算機。讓科學家震驚的是，石墨烯比鉆石還強硬，它的強度比世界上最好的鋼鐵還高100倍！　　美國機械工程師杰弗雷石墨烯很有可能成為組建納米電子器件的最佳材料, 可能是下一代電子器件的替代品, 用它制成的器件可以更小, 耗能更低, 電子傳輸速度更快。進一步研究表明, 摻雜鋰離子之后,室溫條件下, 柱狀石墨烯的儲氫能力高達41g / L。Dai 小組使用從半導體工業(yè)借鑒過來的蝕刻技術切開納米管, 他們將4~ 18nm 的MC??NT s 沉積在Si 沉底上, 利用旋轉噴涂技術在MCNTs 表面涂覆一層300nm 厚的