什么是石墨烯？石墨烯到底有多神奇？

什么是石墨烯？

石墨烯是一种二维平面状碳材料，由碳原子以sp2杂化方式形成的蜂窝状材料，属于碳材料大家族的新成员，号称新材料之王。

从学术角度讲，碳有三种杂化方式，一个是以sp3杂化方式形成为大家所熟知的金刚石（钻石），以及以sp杂化方式形成的石墨炔等。

石墨烯为何叫石墨烯？

高中课本中，有机化学有一类含有碳碳双键的烯烃类化合物，如，乙烯(ethylene)、丁烯(butene)、苯(benzene)等，命名时均以ene结尾，石墨烯是石墨中的一个单层，该单层又全部由碳原子经原子间的双键和单键联成的六角状苯环结构形成的蜂窝状碳原子结构构成，因此被命名为graphene,而中文译名也就相应地成了石墨烯。

石墨烯是怎么制备的呢？石墨烯还分男和女么？

石墨烯怎么制备出来的呢？刘院士通常把石墨烯分为两大类，粉体石墨烯和薄膜石墨烯，男石墨烯（粉体）和女石墨烯（薄膜）。

男石墨烯制作是用浓硫酸（氧化还原反应），粉体一层一层去氧化。一般制备一公斤的石墨烯，要用50公斤的浓硫酸，3公斤高锰酸钾，一吨水。院士还特别提醒我们在科研的同时也一定要注意环保哦。

女石墨烯采用化学气相沉积技术制备，在1000度左右的高温下，碳源裂解形成的碳的碎片在铜箔上重新成核生长，从而形成单层或几层的石墨烯薄膜。

院士现场展示石墨烯产品

多厚算石墨烯？

在制备石墨烯的过程中，不同的层数和层数间的堆垛角度会导致不同的性质；在制备石墨烯的过程中要控制好层数和堆垛的角度，才能制备出高性能的石墨烯材料。

在学术界，严格意义上讲，只有单层石墨片才叫石墨烯；但是，科学家们也有一个基本的认识，认为10层以下也可以算作石墨烯。因为单层的石墨烯制备很困难，层数较少时还留有部分石墨烯的特性，因此10层以下也只是一个大致的界定。

石墨烯有什么优点？

1优异的力学特性

最强、最坚硬的材料，其断裂强度是钢的200倍左右，比金刚石的硬度大。

2优异的导电性能

电阻率只约10-6cm，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料。因为它的电阻率极低，电子跑的速度极快，因此被期待可用来发展出更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。

3良好的热传导性能

石墨烯的热导率是5300W/m，而铜的热导率是401W/m.K，大概是铜的10倍还多；石墨导热片越薄，导热率越好。

4优异的光学性能

石墨烯具有非常良好的光学特性，在较宽波长范围内吸收率约为2.3%，看上去几乎是透明的。在几层石墨烯厚度范围内，厚度每新增一层，吸收率新增2.3%。

石墨烯有什么应用？

石墨烯在能源领域、生物医药领域、电子信息领域、功能材料、特种航天与特种、节能环境领域有广泛地领用。石墨烯电池、超级电容器；电池加入百分之十左右，可以使充电速度加快，容量可以变大；可用于制作石墨烯涂料，涂料加入石墨烯可以减少锌的使用，同时防腐效果提高很多，提高使用时间；

由于石墨烯的种种优异的性能，人们正在开发它无限的应用。在2018年巴塞罗那世界移动通信大会，有个石墨烯的展厅，展品有柔性低成本薄膜逻辑电路、光探测器、传感器（压力、红外、广谱相机），可穿戴器件，还可用于神经修复，矫正语言障碍，机器人四肢，太阳能电池等等，同时石墨烯在特种航天等特种领域，也有着广泛的应用。正是因为如此，石墨烯材料正在得到各国政府的重视。

石墨烯的未来前景几何？

石墨烯有广阔的应用前景，各个国家公司都政府非常地重视，欧盟在2013年启动了石墨烯航天旗舰计划，每年投入一亿欧元，希望可以将大学科研院所和产业界直接连接，同时推动产业发展，英国也牵头组建了国家石墨烯研究院。

我国在2017年底，有4871家有关石墨烯的产业，到现在大约有6000家。我国全国各地都在创建产业园、创新研究中心、研究院等。据不完全统计国内有60多家涉及石墨烯业务的上市公司，我国发表有关石墨烯的论文将近6万篇，我国大陆石墨烯专利占全世界专利数的54.14%。但是大炼钢铁式的重复、低水平的建设可能会造成恶性竞争，不利于石墨烯产业的良性发展，应该加大国家投入，把政、产、学、研有机结合起来，做突破性创新研究，研发石墨烯的杀手锏级应用，推动国家的创新能力。

活动吸引了来自京津冀三地的石墨烯研究人员，九三学社社员，我国地质大学学生以及周围高校材料专业的学生们共同参与，300余人参加活动。活动得到我国地质大学（北京）的大力支持，并在北京广播电视台北京时间全程同步直播，截至活动结束，直播点击量超过12万。