范文一:什么是石墨烯
?
2 cm x 2 cm
?
R. E. Peierls L. D. Landau [1] (Interatomic Distance) N. D. Mermin
( ) 2004 K. S. Novoselov et al. (Graphene)[2]
K. S. Novoselov A. K. Geim 2010
(Two-dimensional (2D) Honeycomb Lattice) (Fullerene) (Carbon Nanotube) (Graphite) 1
[1]
(Ambipolar
Electric Field Effect) (Charge Carrier)
1013 cm-2 2
[1]
(300 K)
(Mobility ) 15,000 cm2V -1s -1 1,350 cm 2V -1s -1 480 cm2V -1s -1[3] (Impurity Scattering) (Electrically Doped Device (Gate Voltage) ) (n > 1012 cm -2) ≈ 10,000 cm2V -1s -1 n ≈ 5x1012 cm-2 (Mean Free Path) 0.4 ( m) [2] (Ballistic Transport)
K. S. Novoselov et al. (Mechanical Exfoliation)
[2]
(Highly Oriented Pyrolytic Graphite, HOPG)
?
/
(few layer graphene FLG ) 10 (d ≥ 3 nm) 100
[5]
[6]
(Two-dimensional Assembly of Reduced Graphene Oxides)[7] (Chemical Vapor Deposition, CVD) [8-9]
[8-9] (Multilayer Graphene Film)
[10-11]
(Ni)
1 (Fullerene) (Carbon Nanotube) (Graphite) [1]
(Graphitic Layer) (Nickel Foil) 3(a) [8]
K. S. Kim et al. / (Si/SiO2) 300 (nm) [8]
(Si/SiO2/Ni) 1000 (CH4:H2:Ar = 50:65:200 sccm) 10 /s 300
(Si / SiO2 (300 nm) / Ni (300 nm)) 2 cm x 2 cm
3(a) [8]
3(b) 300
(Confocal Scanning Raman Image) 3(c) (d) 3(e) ( ) 1,350 cm-1 D- (band) - (First Order Scattering of Zone-boundary Phonons) (Defect) 1580 cm-1 G- sp 2 2,700 cm-1 2D- - (Second Order Scattering of Zone-boundary Phonons) G- G- 2D- (
)
[8,12]
2D- 2D- 3(d) 3(c)
0.5-1
(Opacity) 2.3 0.1% (< 0.1%)="" 2.3%="" (transmittance)="">
[14] (Flexible Electronics)
2 (Ambipolar Electric Field Effect) (Conical low-energy Spectrum E(k)) (Fermi energy EF ) (Vg) ( ) ( ) n = Vg 300 nm SiO2 = 7.2x1010 cm -2V -1 (Resistivity ) ( ≈ 5,000 c m 2V -1s -1 ) [1]
( )
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3 (a) (300 nm) (1-mm Ni foil ) (b) (c) 300 (d) (c) (Confocal Scanning Raman Image) G-band 2D-band ( ) (e) (c) (d) ( 532 nm a.u.: arbitrary units) [8]
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范文二:什么是石墨烯*
*什么是石墨烯
---2010年诺贝尔物理奖介绍
宋峰 于音
(南开大学物理科学学院,天津300071)
摘 要
2010年,Andre Geim和Kostya Novoselov凭借着在石墨烯方面的创新研究而获得了
诺贝尔物理学奖。石墨烯是一种单原子层结构的碳纳米材料,具有特殊的优异的力学、
电学和光学性质,无论在物理学、化学,还是信息领域、能源领域以及器件制造等方面,
都具有巨大的研究价值和应用前景。本文介绍了石墨烯的概念、结构特点和性质,以及
Andre Geim和Kostya Novoselov教授的创新工作,总结了石墨烯的各种制备方法以及
表征方法,指出了了石墨烯在不同领域的应用现状,展望了该材料的应用前景和研究
价值。
关键词:石墨烯,结构,性质,制备,表征,应用
Abstract
In 2010, with the innovations in the study of graphene, Andre Geim and Kostya Novoselov won the Nobel Prize in physics. Graphene is a kind of carbon nano material with single atomic layer, which has special excellent mechanical, electrical and optical properties. Besides, this new material involves a huge potential in the fields of physics, chemistry, information, energy, and device manufacturing. This paper introduces the structure and properties of graphene, and the innovations in the study of graphene by Andre Geim and Kostya Novoselov .The characteristics as well as problems of various preparation methods and characterization of graphene are analyzed. Moreover, the applications of graphene in various fields are summarized and its future development and research value is prospected. Key words:graphene;structure;poperty;preparation;characterization;
application
* 国家自然科学基金J0730315和教育部2009年度研究项目“中美一流大学物理教育比较研究”资助
1
1. 引言
拿破仑曾经说过:“笔比剑更有威力”,他说这话的意思是指舆论比武力更厉害。
铅笔芯中确实包含着地球上强度最高的物质~我们知道,铅笔不过,他绝对没有想到
芯的原材料是石墨,而石墨是一类层状的材料,即由一层又一层的二维平面碳原子网络有序堆叠而形成的。由于碳层之间的作用力比较弱,因此石墨层间很容易互相剥离开来,从而形成很薄的石墨片层,这也正是铅笔可以在纸上留下痕迹的原因。如果将石墨逐层地剥离,直到最后只形成一个单层,即厚度只有一个碳原子的单层石墨,这就是石墨烯。石墨烯的厚度只有0.335纳米,比纸还要薄一百万倍,把20万片石墨烯叠加到一起,也只有一根头发丝的厚度,但是它的强度却比钻石还要坚韧,同时,作为单质,
的导体。 它在室温下传递电子的速度要超过任何一种已知
但在过去很长的一段时间里,科学家们从理论上一直认为这种纯粹的二维晶体材料是无法稳定存在的,一些试图制备石墨烯的工作也都没有取得成功。直到2004年,英国曼彻斯特大学的物理学教授Andre Geim用一种简单易行的胶带分离法制备出了石墨烯[1]。这一新型材料的问世引起了全世界的研究热潮。2010年,Andre Geim教授和他的学生Kostya Novoselov凭借着在石墨烯方面的创新研究而获得了诺贝尔物理学奖。
那么,石墨烯具体有什么特殊的结构和性质呢,它是如何被制备出来的呢,它有什么应用呢,首次制备出这种材料的Geim又做了哪些贡献呢,
2( 石墨烯的结构和性质
石墨烯仅仅是一个原子的厚度——或许是宇宙中最薄的材料——并形成了高质量的晶体格栅。石墨烯是由碳原子六角结构(蜂窝状)紧密排列构成的二维单层石墨,是构造其它维度碳质材料的基本单元[2]。它可以包裹形成0维富勒烯(Fullerene,也译作福乐烯,是在1985年发现的继金刚石和石墨之后的第三种碳元素的晶体形态,又名球碳与芙,或者巴基球和巴克球(Buckyball));它也可以卷起来形成一维的碳纳米管(Carbon Nanotube ,是具有石墨结构、并且按一定规则卷曲形成的纳米级管状结构的孔状材料);同样,它也可以层层堆叠构成三维的石墨。迄今为止,研究者们仍没有发现石墨烯中会有碳原子缺失的情况,但是在2007年,Meyer[3]等人观察到石墨烯的单层并不是完全平整的,它的表面会有一定高度的褶皱,单层石墨烯的褶皱程度明显高于双层石墨烯,并且褶皱程度会随着石墨烯层数的增加而越来越小。一些研究者认为,从热力学的角度来分析,这可能是由于单层石墨烯为降低其表面能,
2
由二维形貌向三维形貌转换,或者也可以认为褶皱是二维石墨烯存在的必要条件之一。但具体的原因还有待进一步研究和探索。
另外,石墨烯中的各个碳原子之间的连接十分柔韧,当对其施加外部机械力时,碳原子面就会弯曲变形,从而使碳原子不必重新排列来适应外力,也就保持了该材料结构的稳定性。同时,这种稳定的晶格结构也使石墨烯具有优秀的导电性,石墨烯中的电子在轨道中移动时,不会因晶格缺陷或引入外来原子而发生散射。由于原子间作用力十分强,在常温环境下,即使周围的碳原子互相发生了挤撞,石墨烯中的电子受
到的干扰也会非常小。
作为单质,石墨烯最大的特性是它在室温下传递电子的速度比已知的任何导体都
/300 ,大大超过了电子在一般导体中的运快,其中电子的运动速度可以达到光速的1
动速度。另外,它也是目前已知材料中电子传导速率最快的材料, 其室温下的电子迁
2移速率可高达15000cm/(V. s)[4]。同时,科学家们还发现单层的石墨烯具有很大的
2比表面积,可达到2600 m/g[5]。另外,石墨烯还具有突出的导热性能[6]、优异的量子隧道效应、 零质量的狄拉克费米子行为及特殊的半整数量子霍尔效应[7] 。
3(Andre Geim和石墨烯的发现
Andre Geim(安德烈.海姆)教授出生于俄罗斯的索契,曾在Moscow Physical-technical
University学习,1987年他在俄罗斯科学院固体物理学研究院获得了固体物理学的博士学位,毕业后到英国诺丁汉大学学习了两年微电子技术并工作。1994年,他到荷兰奈梅亨大学工作,2001年,又到英国曼彻斯特大学任教并担任介观科学与纳米科技研究中心的负责人。目前同时受聘于英国曼彻斯特大学和荷兰奈梅亨大学。Kostya Novoselov(康斯坦丁.诺沃肖洛夫)1974年出生于俄罗斯的下塔吉尔,具有英国和俄罗斯的双重国籍。2004年Kostya Novoselov在Andre Geim的指导下于荷兰奈梅亨大学获得了博士学位。
Geim教授喜欢用古怪的方法来做科研。1997年,他用磁场来克服重力,使得一只青蛙被悬浮在半空中,为此他获得了2000年的搞笑诺贝尔奖(Ig Noble)。他曾经将他的宠物,一只叫Tisha的仓鼠,列为“磁性悬浮陀螺仪探索地球旋转”这篇文章的共同作者[8](请注意文献[8]的作者署名),并坚持认为仓鼠Tisha为悬浮实验做出了贡献,为此,他向学校申请授予Tisha博士学位。在2007年,他的实验室模仿壁虎和蜥蜴,发明了一种微结构安装的有粘附性的支架。
Geim认为最重要的科研技巧就是利用任何可用的研究设备和手边的仪器尝试做一切新
3
事物。他称作这个为“乐高学说”:“你有许多不同的事物,你要严格利用你所拥有的来创建新事物。”在石墨烯的研究上,Geim也是采用了最简单的手段取得了最有价值的结果。Geim认为碳纳米管是材料研究的重大领域之一,他想做一些这方面的研究。他设想将石墨块分离至10或100层薄,然后再研究它的性质。
但是要达到这么小的微层,不是一件容易的事情。偶然中他发现了一种简单易行的新方法。首先将石墨分离成较小的碎片,从碎片中找出较薄的石墨薄片,然后用普通的塑料胶带粘住薄片的两侧,撕开胶带,薄片也随之一分为二。不断重复这一过程,会得到非常薄的并粘有胶带纸的薄片,最后用溶液溶解胶带,直到得到极度薄的石墨薄片——称为“超薄的碳膜”,这种碳膜只有10层原子的厚度。为此人们戏称Geim是用铅笔和胶
获得诺贝尔物理学奖的。 带来
2004年10月,Geim和Novoselov等人在美国《科学》杂志上发表了题为“电场对原子厚度的碳薄膜的影响”的论文[1],报告了有关“超薄碳膜”的发现,目前该论文是材料物理中被引用次数最高的一篇文章。
4( 石墨烯的主要制备方法
石墨烯的诞生推翻了科学界的一个长久以来的错误认识——热力学涨落不允许任何二维晶体在有限的温度下存在。现在,石墨烯这种新型的二维晶体材料不仅可以在室温下存在,而且可以非常稳定的存在于普通的环境下。目前,科学家们可以通过物理方法和化学方法两种手段来制备石墨烯,物理方法主要包括:机械法、取向附生法、加热SiC法等;化学方法主要包括:氧化还原法、化学气相沉积法等。物理方法,是从具有高晶格完备性的石墨或者类似的材料来获得,得到的石墨烯尺度都可以达到 80 nm 以上。而化学方法是通过小分子的合成或溶液分离的方法获得,得到石墨烯尺度仅为 10 nm 以下。下面分别介绍几种主要的石墨烯制备方法。
4.1 机械法
机械法是从较大的晶体上直接剪裁石墨烯薄片。2004年,曼彻斯特大学Geim教授利用这种方法从高定向热解石墨上最早剥离出了单层石墨烯[1]。另外一种制备方法是用一种材料膨化或者引入缺陷的热解石墨进行摩擦,体相石墨的表面会产生一些絮片状的晶体,在这些絮片状的晶体中也含有单层的石墨烯[9]。 此外,还有许多其它新的机械方法出现,比如机械压力法、滚动摩擦法等。但机械法的缺点是筛选出单
4
层的石墨烯片层比较困难,其尺寸也不易于控制,无法可靠地制造出长度足以供应用的高质量的石墨烯,而且产率较低、成本较高,无法大规模的工业化生产。 4.2 取向附生法
这种方法是在单晶衬底上生长出一层与衬底晶向相同的单晶层。其中,采用最多的是气相外延工艺法。近年来,利用这种方法可以成功地制备出高定向的石墨烯[10]。具体过程是:先让碳原子在温度达到1150?的环境下渗入到钌基质中,然后将其冷却至850?后,之前所吸收的大量碳原子就会浮到钌基质的表面,于是镜片形状的单层的碳原子“孤岛”会布满整个钌基质的表面,最终它们可生长成一层完整的石墨烯。第一层覆盖约80,以后,第二层便开始生长。底层的石墨烯会与钌基质产生强烈的交互作用,而第二层之后就几乎与钌基质完全分离,只剩下了弱电耦合效应,因此可以得到单层的石墨烯。但采用这种方法制备出的石墨烯片层厚度往往不够均匀,而且石墨烯和基质之间的黏合效应也会影响碳层的性质。另外采用这种方法制备石墨烯时所使用的基质钌是一种稀有金属,对石墨烯的大规模生产制备会有所限制,并且成本较高。 4.3 加热SiC法
这种方法是通过加热单晶6H-SiC脱去Si[11-15],在单晶(0001) 面上分解出石墨烯单层。具体步骤是:先通过氢气或者氧气刻蚀处理样品,然后将所得到的样品在高真空(1.33* 10-8Pa)下通过电子轰击加热到1000?,用来除去其表面的氧化物。利用俄歇电子能谱确定样品的表面氧化物完全被移除后,再将样品加热至1250-1450?后恒温10-20min,便可以形成极薄的石墨层,使用这种方法可以可控制地制备出单层[16]或者多层[17]石墨烯。由于石墨烯表面的电子性质受SiC衬底的影响很大. 与机械法得到的石墨烯相比, 加热SiC法制备出的石墨烯可以表现出比较高的载流子迁移率, 但是却无法观测到量子霍尔效应。另外,通过对原料SiC的裂解温度、速率以及环境的控制,可以对石墨烯的结构和尺寸进行调控,但是制备出的样品的均匀性仍有待验证,而且由于样品的厚度由加热温度决定,制备出大面积的具有单一厚度的均匀的单层石墨烯片层仍然比较困难。
4.4 氧化还原法
主要包括Hummers[18]Brodie[19]和 Staudenmaier[20]三种方法, 一般是通过最常用并且比较安全的Hummers法进行制备石墨烯。具体方法是:以石墨粉为原料,将天然石墨与强酸和强氧化物反应生成氧化石墨,经过超声分散制备出单层的氧化石墨(氧化石墨烯),然后加入还原剂去除氧化石墨表面的含氧基团,如羧基,环氧基
5
和羟基等,由于单层氧化石墨是电绝缘的,因此还需要进行退火处理使其恢复导电性,最后得到石墨烯。这种方法制备石墨烯的缺点是:经过强氧化剂氧化后的石墨并不一定能够完全被还原,还原后的产物大部分都会折叠成团聚物,并且可能会残留部分环氧化物集团,同时也会导致石墨烯的一些物理和化学性质的损失,尤其是石墨烯的导电性。但是这种方法的制备过程比较简单并且成本较低,可以大量的生产石墨烯,同时还可以制备出石墨烯的衍生物,从而扩大了石墨烯的应用范围。 4.5 化学气相沉积法
这种方法的具体过程是:将平面基底(如金属薄膜、金属单晶等,已可成功用于Ru(0001)[21], Pt(111)[22], Ir(111)[23]等多种金属基底表面制备石墨烯)置于高温且可分解的前驱体气氛(如甲烷、乙烯等)中, 通过高温退火处理使碳原子沉积在基底表面形成石墨烯片层, 然后用化学腐蚀法去除金属基底,便可以得到独立的石墨烯片层。通过选择基底类型、生长温度、前驱体流量等参数可调节控制石墨烯的生长速率、厚度、面积等。目前,利用这种方法已经可以制备出面积达平方厘米级单位的单层石墨烯或多层石墨烯[24]。
4.6 其他方法
石墨烯的制备方法除了上面介绍的几种常用的方法外,还有电化学方法(25)、电弧法(26)、有机合成法(27)、热膨胀剥离法(28)等。
5. 石墨烯的表征方法
石墨烯的表征方法主要包括采用光学显微镜(OM)、 拉曼光谱(Raman)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、 X射线衍射(XRD)、原子力显微镜 (AFM)等进行观测。利用这些表征方法,可以帮助我们观测到石墨烯的层数、片层尺寸、合成过程、形貌等信息。通过前两种方法,我们可以高效无破坏地辨识出石墨烯的层数和片层尺寸,通过后三种方法,我们可以更直观具体地了解石墨烯的合成过程和形貌。 5.1 光学显微镜(OM)
将单层石墨烯附着在表面有一定厚度(约300nm)的SiO2层的Si晶片衬底上,即可以在光学显微镜下观测到该样品的层数和片层形状。这主要是因为单层石墨烯、Si晶片衬底、空气对光的折射率均不同,于是会产生干涉现象,并且由于石墨烯的层
6
数不同,明暗条纹会显示出不同的深浅颜色,根据不同的深浅颜色就可以大体判定出石墨烯的层数和片层形状。
5.2 拉曼光谱(Raman)
由于拉曼光谱的形状、宽度和位置与其测试的物体层数有关,因此拉曼光谱为判断石墨烯的层数提供了一个高效率并且无损坏的表征方法。
-1-1 石墨烯和石墨本体都在1580cm( G峰) 和2700cm(2D峰) 2个位置有比较明显的散射峰,因此我们可以由这两个峰值来判定石墨烯的层数。以附着在Si晶片衬底上的样品的拉曼光谱为例,相比石墨本体,石墨烯2D峰的强度大于G峰强度,并且不同层数的石墨烯的2D峰位置会略有移动;当层数为1-4层时,2D峰和G峰的强度比与层数呈线性关系,由此我们可以判定石墨烯的层数[29]。其次,经洛伦兹拟合后,石墨烯的2D峰是单峰,而石墨本体的2D峰则会分裂为几个次峰,这也是石墨本体与石墨烯的区别方法之一。另外,样品的拉曼谱线也会随衬底材料和样品温度的不同而发生变化。
5.3 高分辨透射电子显微镜(HRTEM)
在高分辨透射电子显微镜下,可以清楚地观察到石墨烯呈现出半透明的轻纱片状结构[30],由此可以大致估算出石墨烯的层数和片层尺寸。高分辨透射电子显微镜的使用为石墨烯的表征提供了一个简单快速的表征方法。
5.4 X射线衍射(XRD)
利用X射线衍射可观察到石墨烯的合成过程, 从而对每一步反应进行监控,便于了解其内部晶格结构。
5.5 原子力显微镜(AFM)
利用原子力显微镜可以清晰的反映出石墨烯片层的尺寸、厚度以及形貌,因此成为了表征石墨烯片层结构的最有力、最直接、最有效的方法之一。
6(石墨烯的应用
地球上很容易找到石墨原料,再通过各种制备方法便可以得到石墨烯,石墨烯在物理学、化学、信息、能源以及器件制造等方面,都有巨大的应用前景。
石墨烯最明显的应用之一是成为硅的替代品。由于散热原因,硅基的微计算机处理器在室温下每秒钟只能执行有限数量的操作,从而大大限制了其工作速度。然而在石墨烯中,电子的运动几乎不受任何阻力,因此产热量极小,而且石墨烯良好的导热性质[6]也使得它可
7
以快速散热,从而可以大幅度的提高工作速度。目前硅器件的运行速度已达到GHZ范围,而石墨烯器件制成的计算机运行速度可达到THz,因此这种材料可用于高效的THz的晶体管或纳米量级的微电路板的制造,用来生产未来的超级计算机。
石墨烯还可以用来制造超级电容器的导电板[31],由于石墨烯具有非常大的比表面积[5],而且不像多孔碳材料电极那样需要依赖孔的分布,这些结构和性质的优势都使得它成为了最有潜力的电极材料,据研究者介绍,用石墨烯做成的超级电容器会具有较一般材料大得多的能量存储密度。
同时,石墨烯以其独特的物理、化学和机械性能也为复合材料的开发提供了原动力,一些研究者正在试图将石墨烯作为塑料的填充物来研究一些合成材料,作为混凝土材料的填充物以加强韧度。石墨烯较高的导电性和透光性也可以被用于制造透明电极、液晶显示、触摸屏、有机光伏电池以及OLED等[32,33]。
此外,石墨烯用来做传感器也是很重要的产业方向之一。 不同于一般材料,石墨烯的整个体积都暴露在空气中,所有原子都在其表层上,这一特性使得它可以很有效地探测吸附分子[34],信号的灵敏度相比于一般的材料可以提高几个数量级以上。并且由于碳原子的键长是自然界最短的键长,结构非常稳定,因此,石墨烯可能成为化学和生物传感中非常有前景的材料。
目前,石墨烯是人类历史上已知的强度最高、尺寸最薄并且结构最稳定的材料,这使得它不仅可以用于制造出纸片般薄的超轻型飞行器和无比坚韧的防弹衣,甚至有人设想用石墨烯制造“太空电梯”缆线。研究人员称,制造出一根从地面连向太空卫星、长达23000英里并且足够强韧稳定的缆线是实现“太空电梯”的关键环节,经过美国研究人员证实,石墨烯凭借其独特的结构和优异的性质完全适合用于制造这种“太空电梯”的缆线。
7( 总结与展望
石墨烯是当前物理与材料科学中一颗迅速上升的新星,成为了继富勒烯和碳纳米管之后的又一个里程碑式的新材料。短短几年间,石墨烯的优异性能逐渐被挖掘和开发出来,带给了人们无限的惊喜。目前对石墨烯的性能应用研究主要集中在电学性能,在高导热性和高强度等方面还有很诱人的前景。在研究石墨烯的过程中,我们也可以扩大研究领域,挖掘出石墨烯的衍生物等。同时,如何改进石墨烯的制备方法使其大规模高质量地生产也是我们面临的挑战之一。现在,Geim教授已经把壁虎课题放在一边
8
而重点研究这个被认为是当前物理与材料科学中最热门的材料——石墨烯,2007年,
Geim在接受美国《科学》杂志采访时表示,“研究石墨烯,每年都可以获得一个新的成果,
一个新的研究子领域会带来一个新的火花。我要在这个领域投入更多的成本。”哈佛大学教
授Bob Westervelt评论道,“石墨烯是一种令人兴奋的新材料,具有非同寻常的属性。
未来会十分有趣。” 诺贝尔奖评审委员会认为,石墨烯可以应用于晶体管、触摸屏、基因
测序等领域,同时有望帮助物理学家在量子物理学研究领域取得新突破。
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12
范文三:石墨烯材料 可用
石墨烯材料 可用"光"驱动飞行
南开大学化学学院陈永胜教授和物理学院田建国教授领导的科研团队经过3年的研究,获得了一种特殊的石墨烯材料,这种材料可在包括太阳光在内的各种光源照射下驱动飞行,其获得的驱动力是传统光压的1000倍以上,“光动”飞行或将成为可能。 在以往的大量研究中,科学家试图利用“光压”获得动力。“光压”是射在物体上的光所产生的压强。然而,来自光压的驱动力微乎其微,远不能满足航空和航天的负载要求。陈永胜教授等专家研制出的这种石墨烯材料,可以在包括太阳光在内的各种光源照射下有效驱动飞行。 记者在位于南开大学的功能高分子材料教育部重点实验室看到,研究人员将一个重为4毫克的形似“海绵”的圆饼状三维石墨烯材料放置到真空管中。在不同光源的“推动”下,“海绵”瞬间发生了水平或竖直方向的位移,最大移动距离可达40厘米。 陈永胜说,这一性质是由于石墨烯本身的电子性质以及这一材料特殊的宏观形貌结构综合形成的。宏观上这一材料可以看做是由无数个相互电子独立的石墨烯片构成通过化学交联构成,因此总体来说,无数个石墨烯发射电子产生的微小动力的和就可观测到光驱动性能,这完全不同于传统的化学火箭。 研究人员介绍,实验所用光源都较弱,如普通激光、氙灯等,室外实验发现太阳光同样可以驱动这种石墨烯材料移动,也就是说对驱动光源的并无特殊要求,因此可以广泛应用。
“这是我们了解到的,迄今为止科学界第一次用光推动一个宏观物体并实现宏观的驱动。”陈永胜教授说,通过定量测量,这种石墨烯材料在光照条件下产生的力是传统光压的千倍以上。“通过计算,500公斤的负载,如果利用基于这种石墨烯材料制备的驱动帆板,理论上获得的驱动力至少能使其达到0.09米每秒的加速度。” 空间飞行器是人类探索宇宙的重要工具,而动力源问题一直羁绊着人类无法走得更远。目前几乎所有的航空、航天飞行均采用化学驱动,即通过喷射燃烧的化学物质来获得驱动力,光直接驱动飞行是科学界和航空界多年的梦想。
范文四:新材料石墨烯
新材料石墨烯 低合金船用结构钢抗高速破片能力研究5
验公式.
(3)所获得的经验公式与试验结果有较好的吻合,
满足了工程需要,可以对剩余速度进行预测,并能为舰 用装甲的设计提供一定的借鉴依据.
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基金项目:"十一五"军队预研资助基金(40103050103)
收稿日期:2008—0910;修订日期:2009—0510
作者简介:王晓强(1981),男,博士生,从事舰用装甲防护方面研究, 联系地址:湖北省武汉市汉口解放大道717号海军工程大学102教研 室(430033),E—mail:wxqlI211@I63.corn 米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米{I?米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米
新材料石墨烯
据国外媒体2009年7月10日报道,世界各地的科研实验室已经生成最新材料石墨烯(Graphene),这是一种
二维晶体,厚度只有一个原子的直径,但它比钻石还硬,传输电流的速度比电脑芯片里的硅元素快100倍.这项
重大发现让物理学家,化学家和电子工程师兴奋不已.
英国曼彻斯特大学的物理学家安德烈?杰姆(AndreGeim)在6月19日发表的《科学55@志上写道:"它是目
前已知的世界上最薄的材料,也是有史以来见过的最结实的材料." 石墨烯跟钻石一样,都是纯碳.它由六边形网状原子构成,通过电子显微镜观察,它就像蜂巢或者一块细铁
丝网.虽然它很结实,但是柔韧性跟塑料包装一样好,可以随意弯曲,折叠或者像卷轴一样卷起来.
石墨烯的潜在应用方向包括触摸屏,太阳能电池,能量储存装置,手机和高速电脑芯片.然而杰姆表示,要用
这种材料取代电脑芯片里的基本电子材料硅,还需要很长时间.5年前他第一个发现如何制成石墨烯.麻省理工
学院研究石墨烯的研究人员托马斯?帕拉库斯(TomasPalacios)说:"在这项研究的中期阶段,石墨烯很难取代硅成
为电脑电子的主要材料.硅是一项价值数万亿美元的产业,完美的硅加工技术已经产生40多年."
杰姆在《科学》杂志的报告里说:"最近两三个月石墨烯制作技术的发展速度非常惊人.两年前制作石墨烯还
是一项令人望而却步的巨大挑战,但是现在这方面的困难突然减小了."
范文五:石墨烯材料
石墨烯材料
1.4石墨烯材料
纯净、完美的石墨烯是一种疏水材料,并且在大多数有机溶剂中也难于溶解。 不过,对石墨烯进行复合和改性,如通过修饰,共价或非共价的方法将功能基团 引入石墨烯平面,能使其溶解度显著提高H¨”。 在没有分散剂的作用下,直接将疏永的石墨烯片分散在水中是很困难的。通 过氨水调节pH值为10左右,用水合肼还原氧化石墨烯(GO)的办法,可以得到 还原的石墨烯(rG0)。由于这利-石墨烯还含有少量的含氧基团,因而可在水溶液 中分散。但这种分散能力依然是有限的,不超过O 5 mg/mL。除了水,一些有机 溶剂,如乙醇、丙酮、二甲基亚砜和四氢呋喃也可以用来分散rGO。金属离子和 功能基团同样可以用来修饰rGO片层。在KOH溶液中,用肼还原氧化石墨可得 到钾离子修饰的石墨烯(hKlvlG),其能在水溶液中均匀分散。另外,将苯磺酸基 团引入GO,还原后可得少量磺化的石墨烯,这种石墨烯在pH处于3-10的范围 内时,浓度可达2mg/mL。
共价修饰石墨烯指的是用含有功能基团的分子与石墨烯表面的含氧基团的 反应,如羧基、环氧基、羟基,包括平面内的碳碳双键。例如,分散在四氢呋喃, 四氯化碳,1,2-二氯乙烷(EDC)qb的rGO,发现把其边缘的羧基修饰上十八胺时后,其稳定性增加[48-50。用异氰酸酯处理石墨烯时,表面的羟基和边缘的羧基会形成酰胺和氨基甲酸酯。氧化石墨烯的羧基与聚乙烯醇(P、後)的羟基酯化也实现了合成GO与聚合物的复合片层。另一方面,石墨烯表面的环氧基团可以接受 亲核试剂(如离子液体1-(3-aminopropyl)-3-methylimidazolium bromide或APTS) 的进攻而发生开环反应。同样,rGO可以用重氮盐(如SDBS)共价功能化,使之在多种极性有机溶剂中具有很好的分散性。此外,由环加成反应将氮烯体系和碳碳双键连接,使苯基丙氨酸和迭氮三甲基硅烷等许多有机官能团引入石墨烯表面。 与共价功能化相比,非共价功能化是基于rGO与稳定剂间的范德华力或相互作用。这种修饰不仅对石墨烯的结构破坏更小,而且为调控其溶解度和电子性质提供了便利。在氧化石墨烯的氨水溶液中,加入聚苯乙烯磺酸钠(PSS)后, 再用水合肼还原,人们第一次制得了非共价修饰的可分散石墨烯。在这项工作中, PSS的疏水端与rGO发生吸附,阻碍了rGO的团聚。并且PSS的另一端是亲水 性的,这就使1<>
在水中可以稳定分散。此外,通过与生物分子的
范德华 作用,也可进行非共价的修饰。如使用以单链DNA(ssDNA)可制备水溶液稳定分 散的单层石墨烯。利用水溶性芳香族有机分子芘酸(PB)与石墨烯之间兀-兀相互作 用,同样实现了石墨烯的稳定分散。真空过滤后,可制备出PB-graphene复合膜。 通过兀.7c相互作用修饰石墨烯这一途径,所得产品的溶解度和电导率都有了显著的提高。
1.4.1石墨烯-聚合物复合材料
由于具有非常好的导电性能、热稳定性、以及良好的机械强度,石墨烯及其衍生物成为重要的高分子填充材料。石墨烯聚合物复合材料的性能不仅取决于二种组分自身,还与其分散状况,成键及比例相关,这些因素都由合成过程决定。 石墨烯-聚合物复合材料的合成方法与传统的聚合物合成方法类似,主要有:溶液混合法,熔融共混法和原位聚合法。 溶液混合法因操作简单,不需要特殊的仪器,并能大规模生产,是一种最常用的石墨烯-聚合物复合材料制备方法。其核心问题是石墨烯在聚合物溶液中的溶解性和分散性。例如,水溶性的聚乙烯醇(PVA),很容易与水溶性氧化石墨烯混合,并分散成不同浓度。然而,在有机溶剂中低溶解度的GO和tOO,给 在有机溶剂中合成石墨烯一聚合物复合材料带来了很大的困难。一种解决方法就是利用超声提供亚稳的环境,使石墨烯与聚合物溶液充分混合,如聚甲基丙烯酸甲酯fPMMA),聚己内酯(PCL),聚氨酯(PU),聚苯胺(PAPa)。高速剪切法也被用来混合石墨烯和聚合物,反应过程中要用冰浴来吸收剪切产生的热量。然而,由于溶剂缓慢的挥发,会导致rGO的再次团聚。因此,用功能分子修饰石墨烯, 增加其在不同溶剂中的溶解度是很重要的。例如,异氰酸苯酯修饰的石墨烯与聚苯乙烯(Ps)混合在DMF中,经还原后可得。由于聚合物基质的存在,阻碍了rGO的团聚,其分散性能很好地保持。然而,这些研究中的稳定剂仅依靠弱 的离域体系(如芳香族小分子),因而限制了溶解度的进一步提高岬划。
圈1.11聚合物稳定的还原氧化石墨烯H目。
Fig.1.IIThe polymer-stabilized reductive graDherieoxide
近年来,新加坡南洋理工大学张华课题组,专门设计了共轭聚电解质(CPE) PFVSOj(其结构如图1_1l A)来与石墨烯复合。由于PFVS03与rGO之间强烈的相互作用,最终得到的PFVSOrrOO(m 1ll B)在多种极性溶剂中,包括水、乙 醇、甲酵、DMsO、DIvIF都可以稳定分散。为了进一步提高石墨烯-聚合物在极 性和非极性溶剂中的溶解度,可合成PEG.OPE(化学结构如图1.11 c)来修饰石墨烯。PEG-OPE共轭的刚性棒状主链能通过强删作用与rGO
平
面底部链接(图1.1l D),亲油性的侧链和两端亲水性螺旋段使片层成为双亲结构。最终结果使得这种 复合物在低极性的有机溶剂和高极性溶剂中都有良好的溶解度。 熔融共混法是另一种广受欢迎的并可工业制造高产量石墨烯复合材辩的方 法。这利-方法是在升温的情况下,用高剪切力混合填充材料和聚合物基质。如聚 交酯(PLA).鳞片石墨正G)复合材料可通过PLA与EG在175.200。C下机械混合而成功制备。在另一个例子中,热还原氧化石墨烯后,将rGO与聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)在285 oC共混,制得了PET-石墨烯复合材料。然而,熔融共混法 不如溶液混合法应用广泛:一是填充材料在基质中的分散能力的限制;二是高速 的混合可能破坏填充物(如碳纳米管)和石墨烯。 原位聚合法指的是混合单体溶液与石墨烯分散液,在适当的条件下,用催化 剂催化反应。这其中,环氧树脂是一种常用的聚合物材料。例如,将石墨烯 片悬浮液与环氧树脂高速搅拌混合,加热除去溶剂,再添加固化剂以完成聚合过程。聚苯胺(PANI)是另一种常用的聚合物,常通过原位聚合反应合成。其聚合过 程中发生氧化反应,所以要加过硫酸铵来完成聚合反应。当然,这种氧化反应也 可以通过电化学方法完成:用氢气还原热膨胀石墨,过滤、真空干燥后成石墨烯 糊。用三电极体系,石墨烯糊附着在工作电极上,在含苯胺单体的电解质溶液中, 电聚合并沉积聚苯胺到石墨烯上。除了环氧树脂和聚苯胺,通过原位聚合还制备 出如硅树脂,聚苯乙烯,聚(氯乙烯/乙酸乙烯酯)共聚物等石墨烯.聚合物复合材料。 上述的各种聚合方法合成出的材料中,石墨烯是无序而随机的分部在聚合物中。为了提高材料在某一方向上的力学性能,人们又提出了layer-by.1ayer(LbL) 组装复合膜的方法。例如,用Langmuir-Blodgett(LB)的方法将氧化石墨烯转移 到多层聚电解质(Pan和PSS)膜上。 到目前为止,石墨烯.聚合物复合材料提高了石墨烯的电导率,电化学容量, 机械强度,热稳定性和导电能力。最主要采用的聚合物是聚苯胺,例如,通过原 位电聚合获得的糊状石墨烯.PANI复合物,其电化学容量达到233 F/g和135 F/cm3,成为制造超级电容器的理想材料。另一项实验表明,用约2 nm的聚苯胺 纳米颗粒包覆石墨烯纳米片获得了高达1046 F/g的电容量,而纯聚苯胺只有115 F/g。用聚苯胺纳米纤维与氧化石墨烯片混合,当二者质量比为100:1(PANI:GO) 也可达到531 F儋的电容。 除了导电聚合物外,绝缘聚合物也被用来与石墨烯复合。有文献报 道了对一系列组成比不同的聚苯乙烯.石墨烯复合材料电导率的研究。当加入功 能化的石墨烯片(FGS)的体积分数超过0.1%时,电导率突变就能发生,这比其它 二维填充材料要低很多。低逾渗闽原因可能与石墨烯高横纵比,在基质中的均匀 分散程度以及界面间基团相互作用相关。石墨烯与其它聚合物材料也表现出这种 性质,如石墨烯对聚(氯乙烯/酉昔酸乙烯酯)共聚物的逾渗阈为O.15 v01%,对PET 为0.47 v01%,当加入3.0 v01%的石墨烯时,电导率为2.11 S/m。 正如前面所提到的那样单层石墨烯片是目前测量到最强的材料之一,断裂强 度和杨氏模量为别42 N m_1和1.0 TPa,使用石墨烯作为填充物,可以提高材料 的力学性能。如用LbL的方法将功能化的氧化石墨烯片嵌入Pan和PSS聚电解质层,最终得到的复合膜的弹性模量从纯聚合物膜的1.5 GPa,提高到20 GPa(添加8%体积石墨烯)。这种具有优良力学和电学性能的复合膜可制造电容压 力传感器,从而替代硬硅用于微电子机械系统(MEMS)。另一项研究显示,通过 真空过滤可制备聚乙烯醇(PVA).石墨烯复合材料。当加入3 wt%的氧化石墨烯后, 材料的杨氏模量和抗拉屈服强度分别为4.8 GPa和110 MPa。将聚氨酯(P∽与氧 化石墨烯共价连接后,促进了有效的荷载传递,使杨氏模量和硬度分别提高了 900%和327%。这种高硬度能抵抗磨损,可应用于表面涂层。这些聚合物力学特 性的增强不仅来自于石墨烯本身,还与其分散状况和相互作用相关。比如,石墨 烯可以阻止高分子链在外力作用下而发生的运动。 聚合物的热稳定性一般用玻璃化转变温度(Tg)来描述,在这个温度之上,高 分子链在外力的作用下开始发生滑动。通过增加刚性材料,阻碍高分子链的运动, 可以提高玻璃化转变温度。例如,将聚(胺酰胺)(PAMAM)与石墨纳米片(FNPs) 在四氢呋喃中用超声和搅拌混合,当添加1.5 wt%石墨纳米片后,Tg提高了300C。 如果
用功能化的石墨烯片(FGSs)代替FNPs,复合材料的Tg会进一步提高。与 FNPs相比,FGSs拥有大量的单层石墨烯片,其表面形貌褶皱并含有大量功能基 团,所以与聚合物基质的相互作用更强。与PAMAM一样,填充1 wt%FGS所得 的聚丙烯腈.FGS复合物的玻璃化转变温度提高了400C。更重要的是,复合量<1 wt%时,fgs是所有碳材料中提高效果最好的。因为弹性体(如硅酮泡沫材料)通="" 常是在玻璃化转变温度以上进行操作的,所以通常测定热裂解温度来衡量其热稳="" 定性。例如,通过原位聚合过程,成功的将fgss嵌入硅酮材料。热重分析(tga)="" 结果显示,加入o.25="" wt%fgs后硅.fgs复合材料的热裂解温度提高了550c。又="" 有研究表明,可降解的高分子pla与eg复合后,只要加入0.5="" wt%eg,pla.eg,="" 热裂解的温度就可以提高。="" 石墨烯同样是优良的热导体,室温测得的单层石墨烯k值约为5000="" w/mk。="" 因此,向聚合物中添加石墨烯,有望改善聚合物热导率。研究表明,25="" v01%的="" 低层热剥离石墨纳米片(约为4层)与环氧树脂组合,热导率提高超过30倍,k="" 值达到6.44="" w/mk。同样达到这一结果,传统的添加材料如银、氧化铝、二氧化="" 硅需要添加50.70%。另外,0.25="" wt%fgss加入硅泡沫基质中,热导率增加约6%,="" 其原因可能与高的横纵比,二维几何形状,高硬度,低界面热阻相关。这种散热="">1>
1.4.2石墨烯-金属纳米粒子复合材料
石墨烯及其衍生物吸引人的特性使他们成为合成金属纳米颗粒(NPs)的理想 模板,例如Au、Ag、Pd、n、Ni和Cu。根据纳米颗粒的不同,石墨烯.金属纳米粒子复合材料将应用于不同的领域,如表面增强拉曼散射(SERS),催化和电化 学传感。石墨烯一金属纳米粒子复合材料的制各方法主要有:化学还原、光化学 合成、微波辅助合成、化学镀金属化和热蒸发。 最简单的制各石墨烯.金属纳米粒子复合材料的方法是直接化学还原金属前 驱物与GO或tOO的悬浮液。GO和rGO的边缘缺陷和残留的吉氧基团,可以 作为金属纳米粒子的成棱中心口”。将rGO分散在十八酸溶液中,通过NaBH4还 原AuCI‘,人们第一次制得了金纳米粒子一石墨烯复合材料。在此基础上,叉合 成了Pd-GO复合物用来催化Suzuki-Miyaura偶联反应【啪,t011,这种复合物的转 换频率达39000h-’,且浸出率根低(
圈1.12石墨烯.金纳米颗粒的复合物I”-t06lo Fig.1.12The composite ofgTaphenc-Aunanoparticlcs
第1章绪论
作为一种绿色、便捷、高效的合成路线,光化学还原可以用来补充或替代化 学试剂还原制备石墨烯.金属纳米粒子复合材料。通过光化学还原氯金酸,成功 将荧光金量予点沉积到ODT包覆的氧化石墨烯上,这些金沿著rGO<100>方向 自组装成为金链(图1。12A)。这表明,石墨烯表面的有机分子可以帮助原位合成 纳米粒子。其他方法,如微波辅助还原,化学镀
金属化也被用来制备石墨烯一金 属纳米粒子复合材料。在微波辐照方法中,金属纳米粒子的形成和氧化石墨烯的 还原同时发生,因而该方法可以进行高效和大规模生产。此外,该方法可以应用 于许多金属纳米粒子,如铜、钯、金、银等。利用化学镀金属化,在硝酸银溶液 中,把GO或rGO吸附在APTES修饰的Si/SiOx基底上,通过加热,成功的在
GO或rGO表面合成出银纳米粒子(图1.12B)。结果表明,氧化石墨烯比还原的 氧化石墨烯更容易生长高密度和小尺寸的AgNPs,这可能与氧化石墨烯表面大 量的功能基团相关。这种现象在镍纳米晶的合成过程中也有所体现u叩J。 如前所述,化学修饰的石墨烯表面会对金属粒子的合成产生影响,然而构成 石墨烯结构的晶格原子也能影响Au纳米点的形成【108】。除了这些,热蒸发制备 时,石墨烯层数对金属粒子的粒径和密度也有直接的影响。当层数增加时,金纳 米颗粒的粒径减小,密度增2n(图1.12C、D)。这主要是基于以下两方面的原因: 一是石墨烯的表面自由能,二是不同表面金的扩散速率。鉴于此,通过SEM观 测金属粒子的粒径和密度,可以推测石墨烯的层数,这种方法可以代替AFM测 量。
1.4.3石墨烯-半导体纳米粒子复合材料
由于在电子,光学,太阳能电池,锂离子电池,超级电容器等领域的潜在应 用,合成石墨烯一半导体纳米粒子复合材料的需求日益增长。到目前为止,已经 以石墨烯为模板,合成了多种半导体纳米粒子,包括Ti02,ZnO,Sn02,Mn02, C0304,Fe304,Fe203,NiO,Cu20,Ru02,CdS和CdSe。其合成方法主要包括: 原位结晶,溶液混合,微波辅助合成,电化学沉积和气相沉积【109’11 51。 原位结晶法在合成中最常使用。例如,在DMSO中混合GO和Cd(CH3coo)2, 转移到反应釜中180 oC反应12 h,可以得到石墨烯.CdS复合物。合成中,水热 途径不仅形成了CdS纳米粒子,还将氧化石墨烯还原为石墨烯,这里DMSO不 仅作为溶剂,还作为硫源。时间分辨荧光光谱数据显示,电子从CdS纳米颗粒 传递到石墨烯的时间在皮秒级,具有光电应用的潜力。用原位结晶的方法同样可 以合成用于锂离子电池的石墨烯C0304杂化材料。除此之外,还可合成包括 Mn02,Ti02和Sn02在内的复合材料。作为改进,微波原位结晶更快速,更方便, 并已成功合成出石墨烯.Mn02 NPs和石墨烯.C0304 NPs。另一种直接且高效的合成石墨烯一半导体纳米粒子复合材料的方法是溶液混 合法。例如,用商品纳米二氧化钛(P25)与Nation包覆的石墨烯混合,制备染料 敏化太阳能电池。这里,Nation好像“胶水~样,把纳米颗粒和石墨烯连接起来。 再虫¨,硫醇苄分子修饰的CdS纳米粒子,通过Ⅱ.Ⅱ相互作用很容易吸附到rGO 表面。有时,在有机相中合成的纳米粒子不能在水溶液中与石墨烯很好的分散, 为此,可用两相的方法合成grapheue—Ti02复合物。在甲苯中,将油酸包覆的Ti02 纳米棒与分散在水中的氧化石墨烯混合,搅拌24小时,Ti02纳米棒会通过甲苯, 水的界面组装到氧化石墨烯表面叫】。
图l 13石墨烯包裹金属氧化物纳米颗粒【lⅢ。 Fig.1.13 Schematicillustrationofgraphene encapsulatedmetal oxideNPs
最近,有人提出了一种非常新颖的石墨烯包埋金属氧化物的方法。在这项工 作中,带负电的氧化石墨烯通过静电作用包覆住带正电的c0304纳米颗粒(用 APS修饰过),再将氧化石墨烯还原,得到的复合物可以成功的用于锂离子电池 (图1 13A-C)。这种方法对合成锂离子电池的阳极材料来说是十分重要的。第一, 石墨烯的包覆可阻止氧化物纳米粒子在充放电过程中的团聚现象。第二,使氧化 物的容量大幅提高。第三,石墨烯的特殊结构使之保持很高的电导率。使用这剥t 电极.前10次循环,其容量在1100 mAhg一。进行130次循环后,其容量仍在 1100 mAhg‘之上(图1 13 c)。由于这种薄膜复合材料在实际应用过程中需要附着 在基底上,有人提出直接通过电化学的方法将纳米粒子沉积在石墨烯—基底上, 并沉积上了ZnO。Cu20,CdSe。例如,将rGO旋涂在石英基底上,用氧气饱和 的ZnCh与KCI作为电解液,可电化学沉积ZnO纳米棒到基底上。研究还发现, 析出的ZnO纳米棒的质量取决于石墨烯薄膜的厚度。当rGO膜厚度越小,电阻
第1章绪论
率也越低,得到的纳米棒质量越好。该方法也被应用于构筑纳米Cu20/;5,器烯 /PET 底。不同于无序分布的ZnO和Cu20,通过模板电化学方法实现了CdSe NP 在石墨烯薄膜上的有序分布‘115,118’1211。
1.4.4其它石墨烯复合材料
研究表明,石墨烯材料能够包裹有机纳米线形成核.壳结构。许多有机小分 子能通过非共价作用自组装成特殊的形貌【119以231。例如,以氧化石墨烯为模板和 脚手架,使PDI生长并组装,通过7阿相互作用成为核.壳线状结构。同样的方 法合成出石墨烯.肽链纳米线,当移除了肽链后,形成的石墨烯空心壳可以用于 超级电容器。除此以外,人们还制备了用于透明导体,锂离子电池,超级电容器 等领域的石墨烯。碳纳米管(CHIT)复合材料。尽管化学转变石墨烯(cco)和rGO成 本低和可大型合成,但由于缺陷和含氧基团的存在,导致其电性质比纯净的石墨 烯要差。因此,用CNT与rGO复合,能很好的提高电导率。graphene.CNT复合 材料的另一个优点就在于CNT增大了石墨烯片层之间的距离,这使得其用于锂 离子电池时存储容量增大。为了提高ChIT空间层的效能,使用CVD过程,构 筑了一利I三维CNT/graphene三明治(CGS)结构。这种CGS超级电容器在6 M KOH溶液中,10 mV电压时,容量达到385 F g~。增强的原因可能有以下三点: 首先,在氧化还原反应时,碳纳米管壁能充当结构缓冲剂来缓解大的体积变化。 第二,在电解质离子快速充放电过程中,碳纳米管可以提供额外的传输路径。第 三,碳纳米管与石墨烯之间的互联为电子提供了传输网络。最近,以氧化石墨烯 为唯一碳源,通过一步退火成功地制备了新颖的mo/碳纳米线(CNW)。rGO/ CNW作为FETs通道材料具有出色的检测多巴胺性能。
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