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今天來(lái)談?wù)勈┓勰┑膬?nèi)部結(jié)構(gòu)

更新時(shí)間:2022-08-28      點(diǎn)擊次數(shù):819
 
  石墨烯粉末是一種以sp²雜化連接的碳原子緊密堆積成單層二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)的新材料。石墨烯具有優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)特性,在材料學(xué)、微納加工、能源、生物醫(yī)學(xué)和藥物傳遞等方面具有重要的應(yīng)用前景,被認(rèn)為是一種未來(lái)革命性的材料。
  石墨烯是已知強(qiáng)度最高的材料之一,同時(shí)還具有很好的韌性,且可以彎曲,石墨烯的理論楊氏模量達(dá)1.0TPa,固有的拉伸強(qiáng)度為130GPa。而利用氫等離子改性的還原石墨烯也具有非常好的強(qiáng)度,平均模量可大0.25TPa。由石墨烯薄片組成的石墨紙擁有很多的孔,因而石墨紙顯得很脆,然而,經(jīng)氧化得到功能化石墨烯,再由功能化石墨烯做成石墨紙則會(huì)異常堅(jiān)固強(qiáng)韌。
  石墨烯粉末的內(nèi)部結(jié)構(gòu):
  石墨烯內(nèi)部碳原子的排列方式與石墨單原子層一樣以sp雜化軌道成鍵,并有如下的特點(diǎn):碳原子有4個(gè)價(jià)電子,其中3個(gè)電子生成sp鍵,即每個(gè)碳原子都貢獻(xiàn)一個(gè)位于pz軌道上的未成鍵電子,近鄰原子的pz軌道與平面成垂直方向可形成π鍵,新形成的π鍵呈半填滿狀態(tài)。研究證實(shí),石墨烯中碳原子的配位數(shù)為3,每?jī)蓚€(gè)相鄰碳原子間的鍵長(zhǎng)為1.42×10米,鍵與鍵之間的夾角為120°。除了σ鍵與其他碳原子鏈接成六角環(huán)的蜂窩式層狀結(jié)構(gòu)外,每個(gè)碳原子的垂直于層平面的pz軌道可以形成貫穿全層的多原子的大π鍵(與苯環(huán)類似),因而具有優(yōu)良的導(dǎo)電和光學(xué)性能。
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