石墨烯是近年來的熱點(diǎn)材料,熱點(diǎn)話題。本文主要從石墨烯制備、概念、結(jié)構(gòu)以及性能應(yīng)用，市場政策等方面為您全面解讀石墨烯。

一、概念、制備與結(jié)構(gòu)篇

1、什么是石墨烯?

答：將石墨的層狀結(jié)構(gòu)無限剝離，直到原子級厚度，該薄層碳材料的性質(zhì)與原來的石墨有極大的不同（電子運(yùn)動性質(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。

2、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，這種只有一個單原子層的石墨薄片稱為單碳層石墨烯。

3、石墨烯可以分為哪幾類？（提示：以層數(shù)來劃分）

答：單碳層石墨烯、雙碳層石墨烯、多碳層石墨烯（3-10層）。

4、單層石墨烯的厚度是多少？

答：0.335nm，大約是頭發(fā)絲的二十萬分之一。

5、石墨烯主要是由什么元素組成的？

答：碳元素。

6、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。

7、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。

8、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。

9、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。

10、鉛筆在紙上輕輕劃過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，將發(fā)生碳層的剝離。

11、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。

12、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。

13、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。

14、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)、操作簡單；

缺點(diǎn)：一些參數(shù)尚不易控制。

15、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。

16、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石墨烯的厚度，形貌等進(jìn)行觀察、測試，主要有：AFM、HRTEM、Raman、SEM、SEAD、XRD等二、性能與應(yīng)用篇

17、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。

18、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。

19、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。

20、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。

21、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，替代原來的石墨材料，提高綜合性能，等等。

22、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

23、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；

24、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。

25、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。可以制備電磁屏蔽涂料、抗靜電涂料等。

26、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。

27、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、射頻識別即RFID制作等。

28、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。

29、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，通過添加、植入等手段，使面料賦予相關(guān)功能。

30、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，可以檢測環(huán)境中微量物質(zhì)。

31、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。

32、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。

33、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)療檢測等。

34、石墨烯在特種材料領(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)合材料用于其它特種器械。

35、石墨烯在潤滑油領(lǐng)域有何應(yīng)用？

答：在潤滑油中添加極少量的石墨烯，可以大幅度提高潤滑油的綜合性能。

36、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)該考慮其性價比等因素。

三、市場與政策篇

37、石墨烯目前的市場價格如何？

答：目前石墨烯無論是薄膜產(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，價格較高，如粉體價格在1000元/公斤左右。隨著應(yīng)用市場的打開，生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大，石墨烯的可以與一般納米材料一樣，價格上具有競爭力。

38、目前，有哪些全國性石墨烯組織？

答：中國石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟，成立于2013年7月。

39、目前，國家對石墨烯產(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、定于及代號》國家標(biāo)準(zhǔn)（征求意見稿）在中國國家標(biāo)準(zhǔn)管理委員會官網(wǎng)正式公布。

40、國家對石墨烯有哪些相應(yīng)政策？

答：2015年11月30日，中國工業(yè)和信息化部、國家發(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。