石墨烯的結構和特性及吸波性與屏蔽性的詳細說明

　　2004年，英國曼徹斯特大學的安德烈?K?海姆（Andre K.Geim）等制備出了石墨烯。海姆和他的同事偶然中發(fā)現了一種簡單易行的新途徑。他們強行將石墨分離成較小的碎片，從碎片中剝離出較薄的石墨薄片，然后用一種特殊的塑料膠帶粘住薄片的兩側，撕開膠帶，薄片也隨之一分為二。不斷重復這一過程，就可以得到越來越薄的石墨薄片，而其中部分樣品僅由一層碳原子構成，被命名為石墨烯。

　　石墨烯是由碳六元環(huán)組成的兩維（2D）周期蜂窩狀點陣結構，它可以翹曲成零維（0D）的富勒烯（fullerene），卷成一維（1D）的碳納米管（carbon nano-tube，CNT）或者堆垛成三維（3D）的石墨（graphite），因此石墨烯是構成其他石墨材料的基本單元。石墨烯的基本結構單元為有機材料中最穩(wěn)定的苯六元環(huán)，目前最理想的二維納米材料。。理想的石墨烯結構是平面六邊形點陣，可以看作是一層被剝離的石墨分子，每個碳原子均為sp2雜化，并貢獻剩余一個p軌道上的電子形成大π鍵，π電子可以自由移動，賦予石墨烯良好的導電性。二維石墨烯結構可以看是形成所有sp2雜化碳質材料的基本組成單元。

　　石墨烯的特性

　　1、電子效應

　　石墨烯從發(fā)現到現在，因為其無與倫比的高電子遷徙率，使其電性質研究的最深。石墨烯的電子遷徙率大小不隨溫度的變化而變化，因為石墨烯的晶格震動對電子散射很少，幾乎不受溫度變化的影響。不論溫度如何變化，石墨烯的電子遷徙率大約都是 15000cm2/vs。石墨烯的超強導電性與他特殊的量子隧道效應有關。量子隧道效應允許相對論的粒子有一定概率穿越能量比自己高的勢壘。而在石墨烯中，量子隧道效應被發(fā)揮到極致。所有粒子都發(fā)揮的量子隧道效應，通過率達100%。

　　2、非電子效應

　　石墨烯的導熱能力出眾，達到了5000W/（m?k），是金剛石的5倍。同時，石墨烯是目前世界上已知的最為堅固的材料，在石墨烯樣品開始碎裂前，其每1nm的距離上能夠承受的最大壓力達到2.9微牛。而且石墨烯還同時展現了高韌性和高脆性亮哥互相矛盾的特性。

　　3、化學性質

　　類似石墨表面，石墨烯可以吸附和脫附各種原子和分子。這些吸附物往往作為體或者受體并導致截留子的變化。石墨烯本身仍然是高導電，如氫離子、氫氧根粒子則會導致導電性很差的衍生物，但這些都不是新的化合物，只是石墨烯裝飾不同的吸附物而已。