石墨烯還是目前已知導(dǎo)電性能的材料
更新時(shí)間：2021-01-29 點(diǎn)擊次數(shù)：1476次
石墨烯不僅是已知材料中的一種，還非常牢固堅(jiān)硬；作為單質(zhì)，它在室溫下傳遞電子的速度比已知導(dǎo)體都快。石墨烯有太多*性，應(yīng)用面很廣，太陽能電池、傳感器方面、納米電子學(xué)、高性能納電子器件、復(fù)合材料、場(chǎng)發(fā)射材料、氣體傳感器及能量存儲(chǔ)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。據(jù)我了解，其大的應(yīng)用就在半導(dǎo)體領(lǐng)域。不過目前多的還是在理論方面，有待于深入研究。
石墨烯在電路設(shè)計(jì)有助于解決熱管理問題，這些問題存在于先進(jìn)的高速高集成密度芯片中石墨烯電路可實(shí)現(xiàn)的調(diào)制是必需的，否則無法實(shí)現(xiàn)相移鍵控（phase shift keying）和頻移鍵控（frequency shift keying），這兩種技術(shù)廣泛適用于無線應(yīng)用領(lǐng)域，如藍(lán)牙、射頻識(shí)別技術(shù)和無線個(gè)域網(wǎng)（ZigBee），”莫漢拉姆向《納米工廠》（Nanowerk）雜志解釋說，“對(duì)于這樣的應(yīng)用，常規(guī)設(shè)計(jì)所采用的復(fù)雜設(shè)計(jì)技術(shù)是基于多重單極晶體管，與此相比，我們研制的放大器有很多*性，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、寄生性低、高帶寬和較低的功耗。已經(jīng)取得的進(jìn)步是在石墨烯基質(zhì)薄膜方面，這種薄膜可用于制備透明和可印刷的電子產(chǎn)品，這樣簡(jiǎn)單的電路具有高性能和現(xiàn)場(chǎng)配置功能，這些都必然帶來大規(guī)模集成和產(chǎn)業(yè)化
2005年，Geim研究組[3 J與Kim研究組H 發(fā)現(xiàn)，室溫下石墨烯具有l(wèi)0倍于商用硅片的高載流子遷移率(約10 am /V·s)，并且受溫度和摻雜效應(yīng)的影響很小，表現(xiàn)出室溫亞微米尺度的彈道傳輸特性(300 K下可達(dá)0．3 m)，這是石墨烯作為納電子器件的優(yōu)勢(shì)，使電子工程領(lǐng)域吸引力的室溫彈道場(chǎng)效應(yīng)管成為可能。較大的費(fèi)米速度和低接觸電阻則有助于進(jìn)一步減小器件開關(guān)時(shí)間，超高頻率的操作響應(yīng)特性是石墨烯基電子器件的另一顯著優(yōu)勢(shì)。此外，石墨烯減小到納米尺度甚至單個(gè)苯環(huán)同樣保持很好的穩(wěn)定性和電學(xué)性能，使探索單電子器件成為可能。
代替硅生產(chǎn)超級(jí)計(jì)算機(jī)
科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，石墨烯還是目前已知導(dǎo)電性能的材料。石墨烯的這種特性尤其適合于高頻電路。高頻電路是現(xiàn)代電子工業(yè)的*，一些電子設(shè)備，例如手機(jī)，由于工程師們正在設(shè)法將越來越多的信息填充在信號(hào)中，它們被要求使用越來越高的頻率，然而手機(jī)的工作頻率越高，熱量也越高，于是，高頻的提升便受到很大的限制。由于石墨烯的出現(xiàn)，高頻提升的發(fā)展前景似乎變得無限廣闊了。 這使它在微電子領(lǐng)域也具有巨大的應(yīng)用潛力。研究人員甚至將石墨烯看作是硅的替代品，能用來生產(chǎn)未來的超級(jí)計(jì)算機(jī)。
石墨烯還可以以光子傳感器的面貌出現(xiàn)在更大的市場(chǎng)上，這種傳感器是用于檢測(cè)光纖中攜帶的信息的，現(xiàn)在，這個(gè)角色還在由硅擔(dān)當(dāng)，但硅的時(shí)代似乎就要結(jié)束。去年10月，IBM的一個(gè)研究小組*披露了他們研制的石墨烯光電探測(cè)器，接下來人們要期待的就是基于石墨烯的太陽能電池和液晶顯示屏了。因?yàn)槭┦峭该鞯?，用它制造的電板比其他材料具有更?yōu)良的透光性。
石墨烯還可以應(yīng)用于晶體管、觸摸屏、基因測(cè)序等領(lǐng)域，同時(shí)有望幫助物理學(xué)家在量子物理學(xué)研究領(lǐng)域取得新突破。中國(guó)科研人員發(fā)現(xiàn)細(xì)菌的細(xì)胞在石墨烯上無法生長(zhǎng),而人類細(xì)胞卻不會(huì)受損。利用這一點(diǎn)石墨烯可以用來做繃帶,食品包裝甚至抗菌T恤；用石墨烯做的光電化學(xué)電池可以取代基于金屬的有機(jī)發(fā)光二極管,因石墨烯還可以取代燈具的傳統(tǒng)金屬石墨電極,使之更易于回收。這種物質(zhì)不僅可以用來開發(fā)制造出紙片般薄的超輕型飛機(jī)材料、制造出超堅(jiān)韌的防彈衣，甚至能讓科學(xué)家夢(mèng)寐以求的2.3萬英里長(zhǎng)太空電梯成為現(xiàn)實(shí)。
石墨熔化時(shí)破壞層間的分子間作用力和層內(nèi)的共價(jià)鍵石墨不只要破壞層間的分子間作用力就可以使之熔化。還要破壞了層與層之間的分子間作用力后，層內(nèi)的結(jié)構(gòu)還沒有被破壞，因此層內(nèi)的碳原子由共價(jià)鍵相連，不能像液體里面的分子那樣可以自己移動(dòng)，因此必須要破壞層內(nèi)的共價(jià)鍵，才能使碳原子自由移動(dòng)，使石墨熔化。
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