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材料在我們的生活中無處不在。 隨著科學技術的飛速發展，物質產品日新月異，蘊藏著巨大的潛力。 明天小材料帶你認識一種新材料——石墨

什么是石墨？

石墨是碳的同素異形體，是一種重要的無機非金屬材料。 呈深褐色，有金屬光澤，手感柔軟，手感細膩。 可分為天然石墨和人造石墨。

關于天然石墨

天然石墨作為一種礦物，一般分為鱗片石墨和隱晶質石墨，通常產于低溫地質條件，廣泛分布于發霉的金礦中，由含有機質或碳的沉積巖區域性發霉作用產生，具有優良的耐光性耐沖擊、化學穩定性、超高潤滑性、熱膨脹系數小、導熱性高、耐低溫、導電性好。

天然石墨是一種重要的礦物材料，廣泛應用于機械、冶金、石油化工、輕工、電子、電器、國防、軍工、航空航天等國民經濟各個領域，被譽為“萬能”非金屬材料之一。

天然石墨提純的第一步一般采用數理浮選法中的選礦法，通過選礦過程可得到固定碳濃度在90%～98%之間的中高碳石墨。 由于石墨沉積物中的一些雜質呈極細顆粒狀滲入石墨片中，無論研磨多細，單體都不能完全游離。 要想去除這些雜質，得到含量更高的石墨，就必須采用物理法或化學深冷法進行深度提純。

深度凈化方法主要有：

石墨的應用

膨脹石墨

膨脹石墨是石墨層間化合物的衍生物。 它是以優質天然鱗片石墨為原料，經堿性氧化劑處理而成的層間化合物，又稱酸化石墨。 膨脹石墨具有比表面積大、吸附力強、耐低溫、耐高壓、密封性能好、耐各種介質腐蝕等優點，廣泛應用于各行各業。

溴化石墨

溴化石墨是石墨的深加工產品之一，是最具經濟前景的新型石墨產品。 氯化石墨是一種由石墨碳與氟直接反應制備的層間化合物。 氯化度高的石墨具有優良的熱穩定性。 它是電絕緣體和熱絕緣體，不被弱酸和氫氟酸腐蝕。 由于氯化石墨具有許多優良性能，在軍事、航空、航天、冶金、機電、化工和特種材料等領域具有廣闊的應用前景。

球形石墨

以優質高碳天然鱗片石墨為原料，采用先進的加工工藝對石墨表面進行改性處理，生產出的不同粒度的產品酷似橢圓球形石墨制品。 該球形石墨材料結晶度高，成本低，理論嵌鋰量高。 具有優良的導電性和物理穩定性，充放電容量高，循環壽命長，紅色環保。

人造金剛石

金剛石，又稱“金剛石”，也就是我們常說的磚石。 它是由純碳組成的礦物，是自然界中最堅硬的物質。 強度高，耐磨性好，可廣泛用于磨、磨、鉆； 由于其導熱性高，電絕緣性好，可用作半導體器件的散熱片； 它具有優良的透光性和耐腐蝕性，在電子工業中也有廣泛的應用。

在石墨的應用

我們要大做介紹——石墨烯

關于石墨烯

石墨烯是由雙層碳原子密集堆積而成的二維蜂窩狀碳材料。 其結構穩定，是世界上最薄、最硬的材料。 石墨烯具有許多奇特的性能，如零帶隙的半導體特性、超高的費米速度、載流子遷移率和低導熱性、良好的透光特性和優異的熱性能。

石墨烯結照明

石墨烯具有溫度量子霍爾效應、量子隧穿效應等電子傳導特性。 因此，石墨烯在透明電極、晶體管、傳感器、儲能、高硬度復合材料等方面具有廣闊的應用前景。

據悉，它還具有良好的生物相容性，尤其是氧化石墨烯在生物和醫學領域具有廣闊的應用前景，如靶向抗生素遞送、細胞成像、生物監測、腫瘤診斷和治療等。

石墨烯制備方法

#化學方式#

主要以石墨或膨脹石墨為原料，通過各種剝離技術，包括微機械剝離、液相剝離、氣相剝離等，直接得到雙層或多層石墨烯片。該方法的原料有容易獲得，操作簡單，可大量獲得石墨烯產品，但制備的產品片材尺寸不易控制，耗時長，收率低，限制了其定量生產。

#物理方式#

是目前石墨烯研究中應用廣泛的一類技術，主要有氧化還原法、晶體外延生長法、化學液相沉積法、電物理法等，這些方法基本可以實現大規模制備石墨烯。

石墨烯應用

#場效應晶體管#

石墨烯具有高自旋遷移率、良好的機械性能和物理穩定性，因此大量研究人員投入到石墨烯的場效應特性及其在場效應晶體管中的應用。

＃感覺＃

石墨烯具有二維層狀結構和較大的比表面積，這是制備傳感器的必要條件。 石墨烯可以吸附單個二氧化碳分子或生物物質。 當分子吸附在其表面時，分子與石墨烯之間會發生電荷轉移，從而改變石墨烯的電荷密度。 石墨烯的濁度對周圍環境的變化非常敏感，這使得石墨烯成為物理學、生物學、醫學檢測和傳感領域的熱門材料之一。

＃體力＃

由于石墨烯具有高導電率、大比表面積等獨特的結構特性和物理化學性質，已被嘗試應用于各種物理電源。

#透明電極#

透明電極對各種光電器件的運行至關重要，廣泛應用于高容量器件中。 如顯示器、觸摸屏、太陽能電池板、節能發光元件等。

#催化劑、藥物載體#

大量研究表明，碳載體結構對催化劑的性能有很大的影響。 石墨烯具有規則的二維表面結構，可作為界面催化研究的碳載催化劑的理想表面。 由于石墨烯具有單原子層結構，比表面積大，生物相容性好，也可適用于抗生素載體。