石墨烯

石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成的二维晶体材料，是构成石墨、富勒烯、碳纳米管和碳量子点的基本单元。它具有许多独特的物理化学性质。

• 层数：石墨烯最典型的形式是一层原子厚度的碳片，即单层石墨烯。
• 结构：每个碳原子以共价键连接三个相邻的碳原子，形成一个蜂窝状晶格。这种独特的二维结构赋予了它优异的物理和化学性质。

• 导电性与导热性：具有极高的电子迁移率和热导率。
• 机械强度：石墨烯是已知最硬的材料之一，同时韧性也极好。
• 光学特性：透明且几乎完全反射红外光。

• 稳定性：在常温下化学性质非常稳定。
• 反应活性：可通过氧化、还原或掺杂等手段进行功能化处理，以获得特定的化学和物理性能。

石墨烯及其衍生物由于其独特的物理与化学性质，在多个领域具有广阔的应用前景：

• 电子器件：用于制造高性能晶体管、传感器和柔性显示屏幕。
• 复合材料：增强聚合物、陶瓷等基体的机械性能。
• 能源存储：作为锂离子电池或超级电容器的电极材料，提高能量密度与充放电效率。
• 生物医学应用：作为药物递送系统、组织工程支架及生物成像工具。

石墨烯的制备方法主要包括机械剥离法、化学气相沉积法（CVD）、液相还原法等。其中，化学气相沉积法因其成本较低且可实现大面积高质量生长而被广泛采用。

总之，石墨烯作为一种新型纳米材料，在科学研究和工业应用中展现出巨大的潜力与价值。