【正文】 有望實(shí)現(xiàn)石墨烯低成本宏量制備的有效方法，但所制備的石墨烯大多為單層、雙 層和多層石墨烯的混合物。為了進(jìn)一步提高化學(xué)剝離方法制備的石墨烯的質(zhì)量，他們根據(jù)氫電弧放電反應(yīng)溫度高、可實(shí)現(xiàn)快速加熱及原位還原的特點(diǎn)，采用電弧加熱膨脹解理石墨以去除含氧官能團(tuán)和愈合結(jié)構(gòu)缺陷，進(jìn)而提高了石墨烯的質(zhì)量。 ○ 3 化學(xué)氣相沉積 中國科學(xué)院物理研究所北京凝聚態(tài)物理國家實(shí)驗(yàn)室固態(tài)量子信息實(shí)驗(yàn)室的博士生蔡偉偉，赴美國德克薩斯大學(xué)奧斯丁分校羅德尼 教授的研究小組合作研究期間，在羅德尼教授和陳東敏研究員的指導(dǎo)下，開發(fā)出一套化學(xué)氣相沉積儀 (CVD)，在這套沉積儀的基礎(chǔ)上，首次制備出可以媲美高定向熱解石墨的高品質(zhì) 13C同位素合成石墨，其中同位素 13C 和 12C 的比例在 1%～%可調(diào)。這一新材料的出現(xiàn)為研究石墨烯的物理、化學(xué)性能提供一個新的平臺，對石墨稀的化學(xué)制備和氧化石墨烯的造工藝兼容。在納米電子器件方面，石墨烯的應(yīng)用包括：電 子工程領(lǐng)域極具吸引力的室溫彈道場效應(yīng)管；進(jìn)一步減小器件開關(guān)時間，超高頻率的操作響應(yīng)特性；探索單電子器件；在同一片石墨烯上集成整個電路。 ○ 1 石墨烯是世界強(qiáng)度最高的物質(zhì) 這種物質(zhì)不僅可以用來開發(fā)制造出紙片般薄的超輕型飛機(jī)材料、制造出超堅韌的防彈衣，甚至能讓科學(xué)家夢寐 以求的 萬英里長太空電梯成為現(xiàn)實(shí)。另外，彎曲石墨烯的量子電動力學(xué)現(xiàn)象研究可能 助于解決某些宇宙學(xué)問題。用石墨烯制造微型晶體管將能夠大幅度提升計算機(jī)的運(yùn)算速度。目前的液晶顯示器利用的是以銦為基礎(chǔ)的金屬氧化物薄膜，而銦這種金屬十分稀有，預(yù)計在未來十年內(nèi)就可能出現(xiàn)供應(yīng)短缺。曼徹斯特大學(xué)物理與天文學(xué)院的科斯佳而晶體管的尺寸越小，其性能越好。此外，石墨烯單電子晶體管可在室溫下工作。 而石墨烯器件制成的計算機(jī)的運(yùn)行速度可達(dá)到太赫茲，即 1 千兆赫茲的 1000 倍。除了讓計算機(jī)運(yùn)行得更快，石墨烯器件還能用于需要高速工作的通信技術(shù)和成像技術(shù)。然而，速度還不是石墨烯的唯一優(yōu)點(diǎn)。與硅相比，石墨烯分割成一個納米的小片時，其基本物理性能并不改變，而且其電子性能還有可能異常發(fā)揮。據(jù)美國能源部給出的目標(biāo)是儲氫能力質(zhì)量百分比 不低于 %，并且是越高越好，吸附能介于 ? ~ ?。 石墨烯定義： 石墨烯是單層原子厚度的石墨，具有二維蜂窩狀網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。石墨烯中的電子在軌道中移動時，不會因晶格缺陷或引入外來原子而 發(fā)生散射。 研究課題中的熱點(diǎn)與難點(diǎn) 目前，石墨烯的制備手段通?？梢苑譃閮煞N類型，化學(xué)方法和物理方法。而化學(xué)方法是通過小分子的合成或溶液分離的方法制備的，得到石墨烯尺度在 10 nm 以下。 各種解決辦法存在的問題 A 機(jī)械剝離法 這類方法通過機(jī)械力從石墨晶體的表面剝離出石墨烯片層。缺點(diǎn)是產(chǎn)生石墨烯的效率較低，不適合大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)，一般僅僅是應(yīng)用在實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)研究中。首先讓碳原子在 2 550 ℃下滲入釕，然后冷卻到 2 310 ℃，之前吸收的大量碳原子就會浮到釕表面，鏡片形狀的單層碳原子“孤 島”布滿了整個釕表面，最終它們可長成完整的一層石墨烯。底層的石墨烯會與釕產(chǎn)生強(qiáng)烈的交互作用，而第二層后就幾乎與釕完全分離，只剩下弱電耦合。 C 加熱 SiC 法 該法是通過加熱單晶 6HSiC 脫除 Si，在單晶 (0001)面上分解出石墨烯片層。用俄歇電子能譜確定表面的氧化物完全被移除后，將樣品加熱使溫 度升高至 1 250 ~ 1 450 ℃后恒溫 1~20 min，從而形成極薄的石墨層。 D 石墨插層法 石墨插層法是以天然鱗片石墨為原料，將插入物質(zhì)與石墨混合反應(yīng)得到的。通過進(jìn)一步的超聲和離心處理便可得到石墨烯片。 E 熱膨脹剝離法 Schniepp 等首先采用 Staudenmaier 方法制備得到氧化石墨，然后在密閉的石英管中，用氬氣保護(hù)，迅速加熱（大于 2 000 ℃ /min）到 1 050 ℃，維持 30s，氧化石墨上的環(huán)氧和羥基等分解產(chǎn)生 CO2，它進(jìn)入片層間隙中使片層剝離，制得石墨烯。 F 電化學(xué)法 Liu 等用石墨棒做電極，離子性溶液為電解液，用電化學(xué)法使陽極石墨片層剝落。這種方法制備出的為氧化石墨烯，片層既可以在極性溶劑中很好地分散，而且有一定程度的導(dǎo)電性。 CVD（ Chemical Vapor Deposition）方法有著廣泛應(yīng)用范圍，生產(chǎn)工藝十分完善，但該方法仍有一些不足之處亟待解決。同時， CVD 方法制備的石墨烯的電子 性質(zhì)受襯底的影響很大。石墨在溶液中于某種條件下能與強(qiáng)氧化劑反應(yīng)，被氧化后在其片層間帶上羰基、羥基等基團(tuán)，使石墨層間距變大成為氧化石墨。雖然經(jīng)過強(qiáng)氧化劑完全氧化過的石墨并不一定能夠完全還原，導(dǎo)致其一些物理、化學(xué)等性能損失 (尤 其是導(dǎo)電性 )，但是，這種方法簡便且成本較低，可以制備出大量石墨烯。但這幾種方法不能徹底地剝離石墨及氧化石墨片層結(jié)構(gòu)，大部分為多層結(jié)構(gòu)。與此同時，人們需要大量結(jié)構(gòu)完整的高質(zhì)量石墨烯材料。迄今為止，利用不同 的化學(xué)方法，特別是化學(xué)氣相沉積法和溶液化學(xué)法（氧化石墨）規(guī)模制備石墨烯已經(jīng)成為可能，然而石墨烯的電子結(jié)構(gòu)以及晶體的完整性均受到強(qiáng)氧化劑嚴(yán)重的破壞，使其電子性質(zhì)受到影響，一定程度上限制了其在精密的微電子領(lǐng)域的應(yīng)用，化學(xué)法制備石墨烯的途徑還在進(jìn)一步探索完善中，現(xiàn)階段工藝的不成熟以及較高的成本都限制了其大規(guī)模應(yīng)用。此外，目前對石墨烯的性能應(yīng)用研究主要集中在電學(xué)性能，在高導(dǎo)熱性和高強(qiáng)度等方面還有很誘人的前景，可以解決大功率集成電路的散熱問題，在微型計 算機(jī)芯片互聯(lián)線中也具有應(yīng)用潛力。 二、本論 石墨烯的制備方法 石墨烯的性能簡介 石墨烯的應(yīng)用舉例 石墨烯的前景展望 三、結(jié)論 概述當(dāng)前 石墨烯的總的特點(diǎn) ； 呼應(yīng)開頭的序言。主管單位：科技部；主辦單位：國家技術(shù)部西南信息中心。本刊是綜述性材料科技刊物，中國科技論文源統(tǒng)計期刊， CNKI 期刊全文數(shù)據(jù)庫收錄期刊。 該期刊最新一期內(nèi)容簡介 材料導(dǎo)報 2020 年 第 17 期目錄 ，內(nèi)容如下 ： 資料庫建設(shè) 本資料庫的建立是舉例為主，以簡單一例子進(jìn)行說明如下 ： 提供與選題相關(guān)的重要信息源 新型炭材料 、 物理化學(xué)學(xué)報 、 材料導(dǎo)報 、 無機(jī)化學(xué)學(xué)報 原因（以物理化學(xué)學(xué)報為例）： 《物理化學(xué)學(xué)報》設(shè)有三個欄目。 目前，《物理化學(xué)學(xué)報》已被美國 ISI(科技情報研究所 )SCI 收錄，每篇文章均被 SCI 網(wǎng)絡(luò)版 (ISI Web of SCIENCE)收錄； Elsevier 公司的 Scopus。從 2020 年起，國家科技部的 SCI 收錄論文統(tǒng)計檢索刊源改用 SCIE,《物理化學(xué)學(xué)報》所載文章均屬被統(tǒng)計之列。 （姓名、單位及聯(lián)系方式） 姓名 單位 聯(lián)系方式 解思深 （ 中國科學(xué)院院士 ） 北京大學(xué) 北京大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院 黃伯云 （中國工程院院士） 中南大學(xué)校長 中南大學(xué) （名稱及 網(wǎng)址） 名稱 網(wǎng)址 理由 中科院高能物理所 中國科學(xué)院 高能物理研究所是我國高能物理研究、先進(jìn)加速器技術(shù)的研究開發(fā)、先進(jìn)射線技術(shù)及射線應(yīng)用的綜合性研究基地。設(shè)有 8 個研究單位，開展的研究工作主要有高能物理、宇宙線和高能天體物理、理論物理、加速器物理與技術(shù)、同步輻射及自由電子激光、核分析技術(shù)應(yīng)用等。 西北工業(yè)大學(xué) 其關(guān)于碳納米管的國防科工研究位于全國前列