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氧化石墨烯的特性

(1)良好的亲水性和相容性：

理想的石墨烯片表面不含任何活性基团，而氧化石墨烯片层由于含氧活性基团的引入，使其具有了某些新的性质，如亲水性、良好的分散性以及相容性。

(2)很好的表面活性和润湿性：

氧化石墨烯表面的亲水性含氧活性基团，使氧化石墨烯具有很强的表面活性和润湿性，从而使氧化石墨烯能够在常用的极性溶剂如四氢呋喃等中，形成稳定的分散溶液。

(3)可作为补强填充材料：

极性基团同样使氧化石墨烯与某些极性聚合物的相容性增加，稳定分散的氧化石墨烯通过溶液法与聚合物材料混合可以制备出具备优良电学性能和力学性能的纳米复合材料，使氧化石墨烯成为优良的纳米复合材料补强填充料。

由于氧化石墨烯的良好性能，其对聚合物材料的力学性能、热性能等的补强效果相对于其它无机补强填料更优异，同时在聚合物基体中的添加量也比传统的补强填料要少。研究人员利用氧化石墨烯作为补强填料，制备了大量具有优异力学性能、热性能的纳米复合材料，对于聚合物复合材料的发展具有重要意义。

（4）其导电性较差：

含氧活性基团的引入破坏了氧化石墨烯片层内的π键，使其丧失了传导电子的能力，故其导电性较差，因此氧化石墨烯不适合制备要求具有导电能力的电子器件。

（5）具有不同的电子结构：

氧化石墨烯与石墨烯具有不同的电子结构，如果石墨烯完全被氧化则可成为绝缘体，经过还原后又可以从绝缘体变为导体。因此，可:以通过改变和控制氧化石墨烯不同的氧化程度实现对石墨烯电子结构的调控。

（6）GO薄膜是一种稳定的光电阴极材料

在光强为100mW/cm2的白光照射下,偏压为－0.4V时,0.1mol•L－1的Na2SO4溶液中薄膜电极的光电流密度达3.72μA/cm2.

（7）光响应性能

氧化石墨烯作为可见和近红外区域作为光电探测器具有很好的光响应性能优异、灵敏性度高、响应速率快和可重复性好等特点，还发现在强紫外光下氧化石墨烯的光响应稳定性较差。

石墨烯的应用

石墨烯材料的部分应用

现在石墨烯的性质已经得到了比较深入的研究，并且显示出广泛的应用前景：它不仅可以替代目前的许多材料，实现性能的提升以及制造成本的降低，如半导体领域中的硅；也可以与其他材料复合，从而改善其性能，形成一系列多功能复合材料；甚至使我们曾经的一些设想成为可能。

现今石墨烯的几个主要应用领域有：

环保监测领域

功能化石墨烯及石墨烯复合材料，在污染物吸附、过滤方面表现优异

电子材料领域—重点领域

透明电极（太阳能电池）

电池负极材料

替代硅的芯片材料

柔性屏幕（可穿戴设备）

……

生物医学领域

石墨烯在细胞成像、干细胞工程等生物纳米技术领域有着广泛的应用前景。

散热材料领域

解决手机、计算机等设备的散热问题，进一步提升性能。

我们来看看石墨烯的实际应用场景

(1)可做“太空电梯”缆线

石墨烯不仅可用来开发制造出纸片般薄的超轻型飞机材料、超坚韧的防弹衣,甚至能让科学家梦寐以求的2.3万英里长太空电梯成为现实。研究人员表示,如果这种方法被证明可用以成批制造石墨烯光纤,将能降低超坚固炭素复合材料的成本,炭素复合材料在航空航天、汽车和建筑等领域具有广泛的用途。

(2)代替硅生产电子产品

硅让我们迈入了数字化时代,但研究人员仍然渴望找到一些新材料,让集成电路更小、更快、更便宜。在众多的备选材料中,石墨烯最引人瞩目。石墨烯值得炫耀的优点有很多,比如超高强度、高透光性以及超强导电性,这让它成为了制造可弯曲显示设备和超高速电子器件的理想材料。石墨烯如今已经出现在新型晶体管、存储器和其他器件的原型样品当中。

石墨烯透明导电膜

国际商业机器公司（IBM）己研制出运行速度最快的石墨烯晶体管。lBM公司于2010年12月发布了其与美国麻省理工学院(MIT)的共同研究成果——在SiC基板上形成的栅长为240nm的石墨烯场效应晶体管(FET),并验证其截止频率为230GHz。石墨烯通过热外理SiC基板而成膜。IBM表示,计划将其应用于高频RF元件。

Rice大学研究人员正在着手研究一类存储单元密度至少为闪存两倍的石墨烯片状存储器。石墨烯是由没有卷成纳米管的纯炭原子薄膜构成,此次Rice大学研究人员首次将石墨烯用于架构更简单的双端存储器件。

科学家发现,石墨烯还是目前已知导电性能最出色的材料。石墨烯的这种特性尤其适合于高频电路。高频电路是现代电子工业的领头羊,一些电子设各,例如手机,由于工程师们正在设法将越来越多的信息填充在信号中,它们被要求使用越来越高的频率，然而手机的工作频率越高,热量也越高。于是,高频的提升便受到很大的限制。由于石墨烯的出现,高频提升的发展前景似乎变得无限广阔了。这使它在微电子领域也具有巨大的应用潜力。研究人员甚至将石墨烯看作是硅的替代品,能用来生产未来的超级计算机。

原标题：一文透视未来“材料之王”——石墨烯

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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