解析石墨烯及其作用

日期:2020/3/18   发布者:石墨烯 浏览:30821 复制

石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。

石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性,在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景,被认为是一种未来革命性的材料。 英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,用微机械剥离法成功从石墨中分离出石墨烯,因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。

石墨烯常见的粉体生产的方法为机械剥离法、氧化还原法、SiC外延生长法,薄膜生产方法为化学气相沉积法(CVD)。 2018年3月31日,中国首条全自动量产石墨烯有机太阳能光电子器件生产线在山东菏泽启动,该项目主要生产可在弱光下发电的石墨烯有机太阳能电池(下称石墨烯OPV),破解了应用局限、对角度敏感、不易造型这三大太阳能发电难题

实际上石墨烯本来就存在于自然界,只是难以剥离出单层结构。石墨烯一层层叠起来就是石墨,厚1毫米的石墨大约包含300万层石墨烯。铅笔在纸上轻轻划过,留下的痕迹就可能是几层甚至仅仅一层石墨烯。

2004年,英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈·盖姆(Andre Geim)和康斯坦丁·诺沃消洛夫(Konstantin Novoselov)发现他们能用一种非常简单的方法得到越来越薄的石墨薄片。他们从高定向热解石墨中剥离出石墨片,然后将薄片的两面粘在一种特殊的胶带上,撕开胶带,就能把石墨片一分为二。不断地这样操作,于是薄片越来越薄,最后,他们得到了仅由一层碳原子构成的薄片,这就是石墨烯。

这以后,制备石墨烯的新方法层出不穷。2009年,安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫在单层和双层石墨烯体系中分别发现了整数量子霍尔效应及常温条件下的量子霍尔效应,他们也因此获得2010年度诺贝尔物理学奖。在发现石墨烯以前,大多数物理学家认为,热力学涨落不允许任何二维晶体在有限温度下存在。所以,它的发现立即震撼了凝聚体物

单层石墨烯

单层石墨烯(Graphene):指由一层以苯环结构(即六角形蜂巢结构)周期性紧密堆积的碳原子构成的一种二维碳材料。

双层石墨烯

双层石墨烯(Bilayer or double-layer graphene):指由两层以苯环结构(即六角形蜂巢结构)周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式(包括AB堆垛,AA堆垛等)堆垛构成的一种二维碳材料。

少层石墨烯

少层石墨烯(Few-layer):指由3-10层以苯环结构(即六角形蜂巢结构)周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式(包括ABC堆垛,ABA堆垛等)堆垛构成的一种二维碳材料。

多层石墨烯

多层石墨烯又叫厚层石墨烯(multi-layer graphene):指厚度在10层以上10nm以下苯环结构(即六角形蜂巢结构)周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式(包括ABC堆垛,ABA堆垛等)堆垛构成的一种二维碳材料。

石墨烯有含氧基团时才能分散使用。做护肤品是不可行的。

纳米材料生物效应方面我们有较深的研究。简单说两个原因:

1、石墨烯可能由于胞吞作用进入细胞内,并且不能排出,导致不可预料的后果。

2、石墨烯的表面基团构成的空间空间构效关系,有可能触发不可预料的下调反应。

这些都可能危害人体健康。

再次提醒同行和接触氧化还原法石墨烯的人们,一定要有生物安全意识,不要用手直接接触氧化石墨烯或还原石墨烯。

石墨烯,就是一种由碳原子组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料,这种新型材料可谓真正的“黑科技”,其具有优异的光学、力学、电学特性,在众多高新产业中拥有极为广泛的应用,如先进传感器、新一代电池、海水淡化、柔性显示屏等。如此优异的材料,能不能应用在美容行业呢?



根据专业研究,石墨烯薄膜具有超强的导电性、导热性和柔性,基于石墨烯远红外发热原理,若水突破性地将石墨烯首次应用于美容行业。石墨烯在发热时,散发出5~15μm的远红外生命光波,与人体的远红外波段最为契合,能与肌肤细胞的水分子产生最有效的“共振”使之分解,活化肌肤细胞,促进血液循环,为细胞注入新生力量,令肌肤恢复年轻活力

石墨烯纳米氧化锌复合材料是可以应用到化妆品行业中的,尤其是在防晒方面有着更突出的表现,作为21世纪的新材料之王,相信他在不久的将来一定会绽放他的光彩!

科技创新点一:以“黑”吸“黑”——吸附力强

它具有丰富的多孔结构,有较强吸附力,可吸附因暴露在恶劣空气中而沾上脸的 PM2.5颗粒、重金属粒子,还可以吸附肌肤中的污垢与彩妆残留。这顺应了市场在功能性面膜上的需求趋势,得到了众多与会人士的高度认可。

科技创新点二:“红”与“黑”——远红外发射

负载金属纳米粒子的生物质石墨烯能有吸收储存和释放远红外线,这种特性有助于加速皮肤表面温度,使毛细血管扩张,改善身体的微循环。此外,更能增强肌肤对精华液的吸收,更有效地发挥面膜的美容功效。这不仅于肌肤有益,对于人体的健康也非常有帮助。“现代人压力太大,敷面膜的同时有利于促进微循环,这是个福音。”与会工程师赞赏道。

科技创新点三:“黑脸”杀手——抗菌抑菌

具有独特二维结构生物质石墨烯具有良好的抑菌功效。

其对金黄色葡萄球菌抑菌率达到99%,在抑菌性能上表现出色,能够预防与改善肌肤痘痘与红肿问题,痘痘肌的消费者也都可以安心使用。

科技创新点四:“黑”科技——生成负离子

生物质石墨烯能够持续产生负离子,起到抗氧化、消减自由基的作用,最终达到抗衰的效果,这可堪比美容神器的附加功效!
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