石墨烯是什么( 二 )

石墨烯碳纳米管
3.热性能
石墨烯具有非常好的导热性。纯无缺陷单层石墨烯的热导率高达5300w/mk，是目前为止热导率比较高的碳材料，高于单壁碳纳米管(3500 w/mk)和多壁碳纳米管(3000 w/mk) 。当用作载体时，其热导率也可达600 w/mk 。
石墨烯能够将电子产品运行中产生的大量热量快速扩散到空气中，从而获得更好的工作性能和稳定性，在电子设备散热方面具有非常广阔的应用前景。石墨烯因其高热电转换效率和独特的物理化学性质而引起了许多科学家的关注。比较近的研究发现，石墨烯由于其透明性、柔性、快速加热和石墨烯片上的温度均匀性而被认为是理想的加热元件。
现在很多智能旗舰手机都采用石墨烯贴片散热，以充分发挥手机的性能。
手机用石墨烯散热
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石墨烯的工业应用领域
代替硅生产半导体芯片
目前，晶体管由昂贵的硅制成，应用于电子设备时会产生热量。运行速度越快，电子的高速碰撞越激烈，产生的热量越多，这也是限制电子产品运行速度的重要因素。由于室温下的量子自旋霍尔效应，电子没有穿过石墨烯的阻力，产生的热量很少。而且石墨烯本身导热系数高，产生的热量会很快消散，所以石墨烯电子产品的运行速度比硅高。石墨烯也可以用来制备射频晶体管。目前，射频晶体管主要使用半导体材料硅或更昂贵的磷化铟。在相同的工作电压下，石墨烯中电子的速度是磷化铟的10倍，硅的100倍。
半导体晶片
研究人员还证明，在石墨烯中掺杂一定数量的多电子分子可以改变石墨烯的电化学特性，并在此基础上制备了n型晶体管，这是迈向石墨烯基电路的关键一步。估计石墨烯芯片处理器的频率有望达到1 thz以上。虽然石墨烯的研究还处于基础研究阶段，但由于其优异的性能和以低成本石墨为原料，用石墨烯代替硅制造电子产品的应用前景非常广阔。
柔性显示
石墨烯具有良好的导电性、透明性、柔韧性和良好的机械强度，在柔性显示领域具有广阔的应用前景。相对于ito，石墨烯具有更好的柔韧性和透光率。这种超柔性石墨烯层使许多产品成为可能，包括可折叠电子产品、柔性触摸屏和可穿戴设备。
柔性显示屏
锂离子电池
常规锂电池的非碳基负极材料主要包括锡基,硅基等过渡金属材料.在锂电池过程中，由于充放电过程中的热胀冷缩和应力变化，负极材料容易脱落和开裂，导致循环性能显著下降。添加石墨烯改性复合材料不仅可以提高材料的稳定性、导电性和储锂能力，还可以延长其使用寿命，符合电池行业的发展理念。同时，石墨烯由于其优异的导电性和力学性能，也可以应用于锂电池的负极材料。石墨烯可以改善一些储锂容量高但电导率低的材料的性能，还可以增强阴极材料的力学性能，延长其使用寿命。石墨烯还可以作为电极材料的添加剂，增强添加剂的导电性，提高其循环性能和高速率性能。通过不断的实验和研究，石墨烯可以逐渐取代石墨、乙炔黑等常规电池添加剂。
石墨烯对现代工业影响很大，不仅涉及工业，还涉及军事。自2004年发现以来，石墨烯因其独特的物理和化学性质，如力学、光学和电学，吸引了各地许多科学家的关注。正是因为石墨烯在材料领域的迅速崛起，一些二维纳米材料(如氮化硼、二硫化钼、黑磷等。)结构相似的也蓬勃发展起来，整个二维纳米材料家族吸引了全科学家的目光。目前，虽然有很多关于石墨烯制备方法的报道，但由于各种制备方法的局限性，石墨烯的应用研究和工业发展受到限制。如何找到一种低成本大规模生产高质量石墨烯的方法仍然是目前石墨烯研究的重点。此外，加速石墨烯的功能化和复合材料的研究也可以拓宽其应用领域。随着科学家研究的深入，石墨烯及其复合材料将在新能源材料、生物医学、水净化、纳米电子器件等领域具有广阔的应用前景。