基于类石墨相二维材料的火工药剂改性研究(2)

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石墨烯可以作为其他碳材料的结构单元，如聚成球形即为富勒烯，卷成桶装就是碳纳米管，堆叠成三维立体状就得到石墨等。

石墨烯具有优良的导热性和导电性，电阻率很低，因此研究者们用石墨烯来发展新型电子元件，以达到更快和更小的目的。而石墨烯本身也是一种良好的导体，在太阳能电池等领域也有极大的应用前景。

作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，石墨烯被称为“黑金”，是“新材料之王”，科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。

而制备石墨烯常见的方法为机械剥离法、氧化还原法、SiC外延生长法和化学气相沉积法。

1.1.2 石墨烯的结构

单层的石墨烯就是只有一层分子层的石墨，它由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型蜂巢晶格，而电子可以在其中间形成的大π键中自由移动，使石墨烯具有了良好的导电性能。而且石墨烯表面并不是一个平整的平面，而是有许多起伏结构，石墨烯正是凭借这种起伏来降低其表面能，使其保持自身的稳定性。

我们通常所说的石墨烯并不仅仅指单层的石墨烯，还包括双层和多层的石墨烯，是层与层之间以不同的堆垛方式紧密堆积的二维材料。石墨烯是单层、双层和多层石墨烯的总称。

1.1.3 石墨烯的性质

石墨烯目前最有潜力的应用是成为硅的替代品，制造超微型晶体管，用来生产未来的超级计算机。用石墨烯取代硅，计算机处理器的运行速度将会快数百倍。

石墨烯具有非常高的硬度，是当今已知最硬的物质，硬度甚至超过金刚石。石墨烯中各原子间的的柔韧性也非常好，当其受到外力作用是，石墨烯的碳原子表面就会发生一定的弯曲，而不至于使碳碳键断裂，因此石墨烯的结构极其稳定。

石墨烯具有优秀的导电性，这得益于石墨烯的晶格结构非常稳定，轨道中的自由电子迁移速率很快，远超其他导体，这使得石墨烯在电子领域具有极好的应用前景。因其电阻率极低，电子迁移的速度极快，因此被期待可用来发展更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。

石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光。另一方面，它非常致密，即使是最小的气体原子(氦原子)也无法穿透。这些特征使得它非常适合作为透明电子产品的原料，如透明的触摸显示屏、发光板和太阳能电池板。

石墨烯是单层的石墨，因此它的表面化性能跟石墨相像，例如能够吸附脱附各种原子和分子等。

1.1.5 石墨烯的应用

因为石墨烯只有一层碳原子，电子的运动被限制在一个平面上，因此石墨烯有着新的电学特性。石墨烯是目前世界上导电性最好的材料，电子的运动速度可以达到光速的1/300，远超电子在一般导体中的运动速度。

在塑料生产的时候掺入石墨烯，能使塑料具有良好的导电性；加入千分之一的石墨烯，能使塑料的抗热性能提高30℃。在制造材料中加入石墨烯可以研制出更薄、延展性和韧性更好的新型材料，用于制造汽车、飞机和卫星等。

随着批量化生产以及大尺寸等各种难题的逐步突破，石墨烯的产业化应用步伐正在加快，根据目前的石墨烯研究现状，石墨烯的商业化应用领域最可能会是、航空航天、能源电池、军事等领域。

新能源电池是石墨烯最早商用的一大重要领域。之前美国麻省理工学院已成功研制出表面附有石墨烯纳米涂层的柔性光伏电池板，可极大降低制造透明可变形太阳能电池的成本，这种电池有可能在夜视镜、相机等小型数码设备中应用。另外，石墨烯超级电池的成功研发，也解决了新能源汽车电池的容量不足以及充电时间长的问题，极大加速了新能源电池产业的发展。这一系列的研究成果为石墨烯在新能源电池行业的应用铺就了道路。