根據組裝方式的不同.石墨烯能形成一維纖維結構、二維平面結構和三維體結構的石墨烯宏觀體。纖維結構的石墨烯宏觀體在可穿戴電子設備上具有廣闊的應用前景,而二維和三維結構的石墨烯宏觀體在超級電容器以及環境水處理方面表現出較強的優勢。石墨烯纖維作為典型的一維結構的石墨烯宏觀體,是一種具有大長徑比的宏觀石攫烯材料。2011年Xu等***合成石墨烯纖維,且發現石墨烯纖維強度高、韌性好、可編織,可作為柔性電池的關鍵材料。時隔兩年.空心石墨烯纖維誕生,其直徑為數十至數百微米。空心石墨烯纖維具有內壁和外表面.相對于石墨烯纖維其比表面積增大,具有良好的催化、分離和敏感特性“。石墨烯膜或石墨烯紙作為二維平面結構石墨烯宏觀體的**.足一種有序度低于石墨疊層結構的平面宏觀石墨烯材料。Dikin等通過真空輔助抽濾氧化石墨烯膠狀懸浮液,實現石墨烯的定向組裝,***獲得了氧化石墨烯紙。通過對其還原即可獲得石墨烯紙。且研究表明石墨烯紙具有電導率高(1716S·cm)、導熱性能好(1434W·m·K一)以及氣體滲透性好…等特性。高導電石墨烯銅復合材料的電導率可以達到108-118 % IACS,高于單晶銅和銀的電導率。單層氧化石墨烯納米材料
氧化石墨烯的主要應用:1、石墨烯可以做成化學傳感器,這個過程主要是通過石墨烯的表面吸附性能來完成的,根據部分學者的研究可知,石墨烯化學探測器的靈敏度可以與單分子檢測的極限相比擬。石墨烯獨特的二維結構使它對周圍的環境非常敏感。石墨烯是電化學生物傳感器的理想材料,石墨烯制成的傳感器在醫學上檢測多巴胺、葡萄糖等具有良好的靈敏性。2、石墨烯可以用來制作晶體管,由于石墨烯結構的高度穩定性,這種晶體管在接近單個原子的尺度上依然能穩定大氏地工作。相比之下,目前以硅為材料的晶體管在10納米左右的尺度上就會失去穩定性;石墨烯中電子對外場的反應速度超快這一特點,又使得由它制成的晶體管可以達到極高的工作頻率。江蘇制備氧化石墨烯銷售廠石墨烯防腐漿料中分散有少層石墨烯,且具有較高的穩定性。
石墨烯宏觀體材料的形狀可通過改變不同的制備方法、反應基底及反應容器等對其進行調控,但其微觀結構的可控性和重復性差。具有相同宏觀形貌的石墨烯相關理化性能也不盡相同,甚至相差很大。因此,對于實現宏觀體石墨烯材料微觀結構的控制是今后研究的一個難點。當前制備石墨烯宏觀體材料大部分都是以氧化石墨、氧化石墨烯以及還原氧化石墨烯等石墨烯氧化物為原料,但這些石墨烯氧化物在電學性能和力學性能等方面都略有減弱,制備出來的石墨烯宏觀體材料的結構性能也就與理論研究結果差距較大,因而對石墨烯宏觀體制備原料的開發以及結構性能的提高是至關重要的。盡管石墨烯宏觀體材料較大的比表面積和良好的電學性能可應用于環境治理和電子器件等領域,但石墨烯良好的透光和導熱性能仍待進一步的研究應用。
隨著電子設備的功率密度越來越高,其熱管理己成為至關重要的問題。近年來,由于具有優異的導熱性和良好的機械強度,石墨烯薄膜被認為是用于電子器件中散熱材料(HDM)、熱界面材料(TIM)的理想選擇。0〇1^[5(^等人提出了一種改進的輥涂方法制備石墨薄膜,然后通過機械壓制、石墨化處理得到了大尺寸、高密度的高導熱石墨烯薄膜,由于具有高度有序、逐層堆疊的微觀結構以及幾乎沒有面內缺陷的石墨烯片,其面內導熱率比較高可達826.0Wnr1K4,并具有良好的熱穩定性和優異的柔韌性。由于其優異的性能,這種石墨烯薄膜在LED封裝中表現出出色的熱管理能力,并且能夠在高溫環境下工作,具有良好的應用前景。利用氧化石墨制備的石墨烯導熱膜,導熱系數高。
石墨是由大量碳原子組成的六角環形網狀結構的多層疊合體,因層問結合能只有5.4kJ/tool,故在一定的外力作用下易被剝離,而剝離出的石墨單層結構即為石墨烯。20世紀3O年代,Landau和Peierls等ll提出二維晶體是熱力學不穩定的,在常溫常壓下易分解。因此,傳統理論認為石墨烯只是一個理論結構,實際中無法單獨存在。直到2004年,英國科學家Geim等打破了“二維晶體無法在非***零度穩定存在”的認知,采用微機械剝離法在高定向熱解石墨(HoPG)上反復剝離,**終成功制備并觀察到單層石墨烯。石墨烯導熱性能優異,可制備導熱復合材料、散熱涂料等。單層氧化石墨烯納米材料
常州第六元素擁有石墨烯微片的缺陷修復/比表面可控技術。單層氧化石墨烯納米材料
氧化石墨烯成膜過程中因氧化石墨烯片層以交錯的方式堆疊在一起,會形成納米通道,因而可作為分子篩。Li等[6和Joshi等|_6]研究發現氧化石墨烯膜具有一定的選擇滲透性,能使水化離子半徑小的離子及直徑小于納米通道孔徑的氣體分子通過,從而實現分子之間的分離。另外,氧化石墨烯膜還能吸附有機染料,可應用于污水處理、鹽水淡化和油水分離等領域_6。Wang等l_7o]研究發現多孔納米聚丙烯腈纖維支撐基底的氧化石墨烯膜能完全過濾水中的剛果紅,且對無機鹽NaSO的阻滯率達56.7。Chen等_7將氧化石墨烯和碳納米管復合制備了還原氧化石墨烯一CNT復合濾膜,發現復合濾膜滲透率高達20~3OL·m·h·bar~,且對水中甲基橙阻滯率達97.3,對其他物質的阻滯率達99%。單層氧化石墨烯納米材料