什么是石墨烯？石墨烯的电子特性及发展趋势

　　近期石墨烯的高速发展，备受国家重视，而近日，石墨烯正在成为一种令人兴奋的先进材料，在军事的两个特定领域具有优势：力量保护和增加电池存储容量。对于第一个区域，石墨烯作为弹道装甲材料的潜力已经从机械强度研究中变得更加明显。对于第二种，石墨烯相对较高电导率的研究直接导致电池存储中更好的能量密度。

　　什么是石墨烯？

　　石墨烯是一个原子厚的紧密结合的碳原子层，排列成六边形晶格。它是单个原子石墨层。石墨烯是特殊的，因为它具有sp2杂化和极薄的原子厚度，其特性使其非常坚固，比钢强约200倍以及优异的热和电导体。 石墨烯中的碳碳键非常小且强大，以防止热波动使其不稳定。此外，该材料极其多样化，可与其他元素结合，生产出具有一系列优异性能的不同材料。对于石墨烯，各国研究人员都有着很高的期盼，希望在材料上，中国能够尽快将石墨烯突破至能够代替现在的芯片材料—硅。从硅时代到碳时代需要一个长期的过程，但最终会实现，并出现一个全新的时代，但如果还停留在老的思路上是无法实现超越的。

　　石墨烯的电子特性

　　石墨烯是数据半金属材质，具有极高的导电性。蜂窝孔和电子都充当电荷载体。碳原子总共有六个电子，两个在内壳中，四个在外壳中。单个碳原子中的四个外壳电子可用于化学试剂，但在石墨烯中，每个原子在平面上与三个碳原子连接，在第三个中保留一个电子。形成优异的导电性。 测试表明，石墨烯的电子迁移率非常高，之前报道的结果高于15000Vs，理论上可能限制为200000Vs。据说石墨烯电子由于缺乏质量而在其移动性中起很像光子的作用。这些电荷载体可以在没有散射的情况下行进亚微米距离，这种现象称为弹道传输。然而，石墨烯的质量和所使用的基板是限制因素。例如，以二氧化硅为基材，迁移率可能限制在40000Vs。

　　石墨烯的发展趋势

　　自2004年石墨烯分离以来，已有许多研究和研究受到启发。这种材料有许多可能的应用，例如电池和超级电容器，能量产生光伏电池，传感器，膜，导电材料，药物输送，光子应用等，预计将继续彻底改变整个行业。石墨烯也可用于下一代晶体管，电子器件等。 目前有数十家公司生产石墨烯和石墨烯基材料。虽然产量相对较小且价格仍然很高，但商业应用不断涌入市场。预计产量将增加，而预计价格将下降，使越来越多的产品能够使用石墨烯材料。大型石墨烯片的大规模生产尚未实现，但有一部分公司正在提供小批量的这种材料，用于各领域研究发展。 石墨烯在生存能力/力量保护和电池存储方面显示出令人印象深刻的军事潜力。对于相同的重量，两个区域都可以看到性能提高或相同性能减轻重量。一旦规模经济开始占据，就可以以相同的成本实现更高的性能。

　　编辑：黄飞