石墨有了“烯”，便成了“黑金”

石墨有了“烯”，便成了“黑金”

石墨烯(graphene)是近几年来发展起来的一种新型二维无机纳米材料，自从其发现以来，石墨烯在化学、物理、材料、电子等各个领域显示了广阔的应用前景。尤其是它极高的机械强度，出色的导电和导热性能，以及丰富的来源（石墨），使其能作为一种理想的无机纳米填料来制备聚合物复合材料。

石墨烯结构简介

石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化连接形成的单原子层二维晶体，其厚度为0.335nm，碳原子规整的排列于蜂窝状点阵结构单元之中。由于二维晶体在热力学上的不稳定性，所以不管是以自由状态存在或是沉积在基底上的石墨烯都不是完全平整，而是在表面存在本征的微观尺度的褶皱。

电子显微镜下观测的石墨烯片，其碳原子间距仅0.142nm。

图1 石墨烯结构示意图及扫描图

每个碳原子除了以σ键与其他三个碳原子相连之外，剩余的π电子与其他碳原子的π电子形成离域大π键，电子可在此区域内自由移动，从而使石墨烯具有优异的导电性能。同时，这种紧密堆积的蜂窝状结构也是构造其他碳材料的基本单元。

如图2所示，单原子层的石墨烯可以包裹形成零维(0D)的富勒烯，单层或者多层的石墨烯可以卷曲形成单壁或者多壁的一维(1D)碳纳米管，也可堆叠形成三维(3D)的石墨。

图2 石墨烯：其他石墨结构碳材料的基本构造单元，可包裹形成零维富勒烯，卷曲形成一维碳纳米管，也可堆叠形成三维的石墨