40個(gè)問(wèn)題解釋為何石墨烯在中國(guó)就能改變世界！

歐盟、美國(guó)、日本、韓國(guó)等都將石墨烯作為未來(lái)重點(diǎn)發(fā)展的科技領(lǐng)域。相關(guān)專家認(rèn)為,中國(guó)在發(fā)展石墨烯產(chǎn)業(yè)上具有多重優(yōu)勢(shì):

一是石墨礦儲(chǔ)量5500多萬(wàn)噸,占全世界的77%左右;

二是有高水平的人才,論文、專利都排名第一;

三是有市場(chǎng)優(yōu)勢(shì),市場(chǎng)方資本量充足。

(來(lái)源《我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)仍需發(fā)力高端領(lǐng)域》. 新華社. 2016-08-26)

石墨烯的應(yīng)用

二、明星材料的廣泛應(yīng)用

1、石墨烯具有哪些特殊性質(zhì)?為什么成為21世紀(jì)的明星材料?

答:目前發(fā)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)完整的單碳層石墨烯強(qiáng)度很高、導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能極好,具有十分廣闊的應(yīng)用前景。

2、石墨烯在哪些領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用?

答:石墨烯具有很好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性,強(qiáng)度高,比表面積大,預(yù)期在計(jì)算機(jī)芯片、電子材料、導(dǎo)熱材料,高性能復(fù)合材料、環(huán)境處理、催化劑載體等領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用。

3、石墨烯耐溫嗎?

答:石墨烯的主要成分是碳,并且具有穩(wěn)定的晶格結(jié)構(gòu),比一般高分子材料的耐熱溫度還高。

4、石墨烯在鋰電池上的應(yīng)用是什么?

答:鋰電池導(dǎo)電添加劑,可以提高鋰電池的充電速度和綜合性能。

5、石墨烯與鉛酸電池有何關(guān)系?

答:石墨烯有望應(yīng)用于鉛酸電池內(nèi)的電極材料,替代原來(lái)的石墨材料,提高綜合性能,等等。

6、石墨烯目前在手機(jī)上主要有哪些應(yīng)用?

答:石墨烯觸摸屏、電池和導(dǎo)熱膜

7、石墨烯在塑料改性方面可以有哪些作用?

答:提高塑料的強(qiáng)度、模量、表面光澤性、表面硬度、改善塑料的抗靜電性能、提高塑料的導(dǎo)熱、散熱性能,等等;

8、石墨烯在橡膠改性方面可以有哪些作用?

答:提高橡膠的耐磨性能、散熱性能、抗靜電性能等。

9、石墨烯在涂料領(lǐng)域可以有哪些作用?

答:利用石墨烯的導(dǎo)電性、阻隔性提高涂料的阻隔性能、防腐性能?？梢灾苽潆姶牌帘瓮苛稀⒖轨o電涂料等。

10、石墨烯在油墨方面可以有哪些應(yīng)用?

答:可以制備導(dǎo)電性油墨,用于導(dǎo)電線路印刷等。

11、石墨烯在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域可以有哪些應(yīng)用?

答:可以制備導(dǎo)電油墨,用于印刷電路如用于條碼、射頻識(shí)別即RFID制作等。

12、石墨烯在LED燈具領(lǐng)域可以有何應(yīng)用?

答:利用石墨烯的高導(dǎo)熱性能,制備散熱材料,用于LED燈具散熱等。

13、石墨烯在服裝面料可以有哪些應(yīng)用?

答:利用石墨烯電學(xué)、熱學(xué)或其它功能,通過(guò)添加、植入等手段,使面料賦予相關(guān)功能。

14、石墨烯在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域可以有哪些應(yīng)用?

答:利用石墨烯的高比表面特性,用于吸附水中污染物。利用石墨烯的可成膜性制備過(guò)濾材料用于水質(zhì)處理。利用石墨烯制備的傳感器,可以檢測(cè)環(huán)境中微量物質(zhì)。

15、石墨烯在汽車配件行業(yè)可以有哪些應(yīng)用?

答:利用石墨烯的力學(xué)性能特性,制備高性能復(fù)合材料,用于汽車配件,也可以用于汽車輪胎。

16、石墨烯在電子行業(yè)可以有哪些應(yīng)用?

答:利用石墨烯的超薄性與導(dǎo)電性,制備超薄導(dǎo)電材料,替代一些導(dǎo)電配件,可以降低成本,減小重量,縮小體積、提高性能等。

17、石墨烯在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域可以有哪些應(yīng)用?

答:石墨烯可以作用各類傳感器件,用于各種醫(yī)療檢測(cè)等。

18、石墨烯在軍工材料領(lǐng)域可以有哪些應(yīng)用?

答:石墨烯可以制備高強(qiáng)度復(fù)合材料用于防彈材料;可以制備輕便高導(dǎo)電材料用于電磁屏蔽或吸波材料等;或制備高強(qiáng)度復(fù)合材料用于其它軍工器械。

19、石墨烯在潤(rùn)滑油領(lǐng)域有何應(yīng)用?

答:在潤(rùn)滑油中添加極少量的石墨烯,可以大幅度提高潤(rùn)滑油的綜合性能。

20、石墨烯還在哪些領(lǐng)域可能具有潛在應(yīng)用?

答:利用石墨烯的導(dǎo)電、導(dǎo)熱、高強(qiáng)度、超薄性可以在很多領(lǐng)域替代傳統(tǒng)材料,具體應(yīng)該考慮其性價(jià)比等因素。

三、石墨烯的制備、與結(jié)構(gòu)

21、什么是石墨烯?

答: 將石墨的層狀結(jié)構(gòu)無(wú)限剝離,直到原子級(jí)厚度,該薄層碳材料的性質(zhì)與原來(lái)的石墨有極大的不同(電子運(yùn)動(dòng)性質(zhì)發(fā)生重大變化),該薄層碳材料取名石墨烯。2004年,英國(guó)曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫,成功地從石墨中剝離出石墨烯,并表征了它的性質(zhì),兩人也因“在二維石墨烯材料的開創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)”為由,共同獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

22、石墨烯和石墨在結(jié)構(gòu)上有什么區(qū)別?

答:石墨是由一層層蜂窩狀有序排列的平面碳原子構(gòu)成的。當(dāng)把石墨片層剝成單層之后,這種只有一個(gè)單原子層的石墨薄片稱為單碳層石墨烯。

23、石墨烯可以分為哪幾類?

答:目前石墨烯以層數(shù)來(lái)劃分。分為單碳層石墨烯、雙碳層石墨烯、多碳層石墨烯(3-10層)。

24、單層石墨烯的厚度是多少?

答:0.335 nm,大約是頭發(fā)絲的二十萬(wàn)分之一。

25、石墨烯主要是由什么元素組成的?

答:碳元素。

26、石墨烯和石墨最本質(zhì)的區(qū)別在哪里?

答:電子性質(zhì)發(fā)生了改變,因此其許多性質(zhì)都不同。

27、石墨烯、碳納米管、炭黑在結(jié)構(gòu)上有什么區(qū)別?

答:微觀上石墨烯為二維薄片狀,碳納米管為一維線狀,炭黑為零維粒子狀。

28、石墨烯與石墨的關(guān)系是什么?

答:石墨由很多層石墨烯構(gòu)成;石墨一層一層剝離就變成石墨烯。

29、石墨烯最早是如何被制備、發(fā)現(xiàn)的?

答:利用膠帶剝離法從高定向裂解石墨塊中剝離得到的。

30、鉛筆在紙上輕輕劃過(guò)留下痕跡是否有可能含有單原子層石墨烯?

答:可能。鉛筆芯材料為石墨材料,在紙上劃過(guò),將發(fā)生碳層的剝離。

31、石墨烯制備方法目前主要有哪些?

答:機(jī)械剝離法、CVD法、化學(xué)氧化還原法、插層剝離法等。

32、氧化石墨烯用Hummer法制備需要哪些化學(xué)物質(zhì)?

答:濃硫酸、高錳酸鉀、蒸餾水、雙氧水等。

33、石墨烯利用化學(xué)氧化還原法制備有哪些優(yōu)缺點(diǎn)?

答:優(yōu)點(diǎn):可以大規(guī)模制備氧化石墨烯、還原氧化石墨烯、其中氧化石墨烯水溶性好、利用其可進(jìn)行化學(xué)接枝改性;缺點(diǎn):制備得到石墨烯缺陷大、破壞了石墨烯原有的結(jié)構(gòu)、大量使用強(qiáng)酸和強(qiáng)氧化劑,易造成環(huán)境污染。

34、機(jī)械剝離法制備石墨烯有哪些優(yōu)缺點(diǎn)?

答:優(yōu)點(diǎn): 易于量產(chǎn)、操作簡(jiǎn)單;缺點(diǎn):一些參數(shù)尚不易控制。

35、CVD法制備石墨烯有哪些優(yōu)缺點(diǎn)?

答:優(yōu)點(diǎn):可以制備高質(zhì)量的石墨烯薄膜;缺點(diǎn):量產(chǎn)轉(zhuǎn)移等成本較高,工藝條件還需進(jìn)一步完善。

36、石墨烯的表征方法目前主要有哪些?

答:可以用電子顯微鏡等對(duì)石墨烯的厚度,形貌等進(jìn)行觀察、測(cè)試,主要有:AFM、HRTEM、Raman、SEM、SEAD、XRD等

四、石墨烯的市場(chǎng)與政策

37、石墨烯目前的市場(chǎng)價(jià)格如何?

答:目前石墨烯無(wú)論是薄膜產(chǎn)品或粉體、分散液產(chǎn)品都處于有限規(guī)模的研發(fā)生產(chǎn)階段,價(jià)格較高,如粉體價(jià)格在1000元/公斤左右。隨著應(yīng)用市場(chǎng)的打開,生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大,石墨烯的可以與一般納米材料一樣,價(jià)格上具有競(jìng)爭(zhēng)力。

38、目前,有哪些全國(guó)性石墨烯組織?

答:中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,成立于2013年7月。

39、目前,國(guó)家對(duì)石墨烯產(chǎn)業(yè)是否有標(biāo)準(zhǔn)制定?

答:2016年4月5日,《石墨烯材料的術(shù)語(yǔ)、定于及代號(hào)》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(征求意見稿)在中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)管理委員會(huì)官網(wǎng)正式公布。

40、國(guó)家對(duì)石墨烯有哪些相應(yīng)政策?

答:2015年11月30日,中國(guó)工業(yè)和信息化部、國(guó)家發(fā)展改革委、科技部印發(fā)《關(guān)于加快石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的若干意見》,提出到2020年,形成完善的石墨烯產(chǎn)業(yè)體系,實(shí)現(xiàn)石墨烯材料標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和低成本化。