上海交通大学：《材料科学与工程前沿》课程教学资源（案例讲座）石墨烯及其应用

上游充通大 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 1896 1920 1987 2006 石墨烯及其应用 朱申敏 上海交通大学材料科学与工程学院 金属基复合材料国家重点实验室 smzhu@sjtu.edu.cn AO TONG 2018.10.20

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上游充通大 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 1896 1920 1987 2006 钻石 组成？什么性能信息？

1896 1920 1987 2006 组成？什么性能信息？ 钻 石

上游充通大 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 1896 1920 1987 2006 碳家族-一金刚石 物理性质和用途 物理性质 用途 无色透明、 金 钻石饰品 有强折光性的固体 刚 石 玻璃刀 硬度大 钻探机钻头 IAO TONG 钻石 玻璃刀头上的金石 可用来裁玻璃

1896 1920 1987 2006 物理性质和用途 物理性质 用途 金 刚 石 无色透明、 有强折光性的固体 硬度大 钻石饰品 玻璃刀 钻探机钻头 碳家族---金刚石

上游充通大￥ SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 1896 1920 1987 2006 碳家族--石墨 NGHAI JIAO TONG UNIVERS 1日三后

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上游充通大 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 1896 碳家族--石墨 石墨的用逢 物理性质和用途 物理性质 用途 颜色 深灰色有金属光泽但不透明 铅笔芯 硬度 质软 石 墨 导电性 能导电 电极 手感 滑腻 润滑剂 IAO TONG 石墨电极 干电池 石圣的别逢

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上游充通大 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 1896 1920 1987 2006 碳家族--C60 每个C60分子是由60个碳原子构成的，结构类似足球， 又名足球烯，性质稳定，在超导体方面有前景

1896 1920 1987 2006 每个C60分子是由60个碳原子构成的，结构类似足球， 又名足球烯，性质稳定，在超导体方面有前景 碳家族---C60

上游充通大￥ SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 1896 1920 1987 2006 问题：金刚石、石墨、C60都是由碳元素 组成的单质，为什么物理性质相差这么远？ 金刚石结构 石墨结构 C60结构 碳原子的排列方式不同 金刚石— 自然界中最硬的物质 碳原子排 碳 石墨 质软、有导电性、耐高温、 列方式不 单质 润滑性 同，物理 C60 “足球烯”形似足球 性质不同

1896 1920 1987 2006 问题：金刚石、石墨、C60都是由碳元素 组成的单质，为什么物理性质相差这么远？ 碳原子的排列方式不同 金刚石结构 石墨结构 C60结构

上游充通大 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 1896 1920 1987 2006 What is石墨烯(Graphene) ? 石墨烯：碳家族中的一种 。 HANCHAL IAO TONG UNIE

1896 1920 1987 2006 What is 石墨烯（Graphene）？ 石墨烯：碳家族中的一种

上游充通大￥ SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 1896 1920 1987 2006 比钻石还硬的材料-石墨烯 口从铅笔石墨中提取的石墨 烯，比钻石还坚硬，强度 比世界上最好的钢铁要高 上百倍 口钻石是高密度的碳结晶 体。形成压力在4.5-6.0 GPa(相当于150-200 km深度)，温度为 1100-1500℃； 两位哥伦比亚大学研究生，中国韦小丁 ▣钻石主要形成于33亿年 TON 和韩裔李瑁钴 前以及12-17亿年这两个 Changgu Lee,et Science 321,385 (2008); 时期；

1896 1920 1987 2006  从铅笔石墨中提取的石墨 烯，比钻石还坚硬，强度 比世界上最好的钢铁要高 上百倍 Changgu Lee, et Science 321, 385 (2008); 比钻石还硬的材料-石墨烯 两位哥伦比亚大学研究生，中国韦小丁 和韩裔李琩钴  钻石是高密度的碳结晶 体。形成压力在4.5-6.0 GPa （ 相 当 于 150-200 km 深 度 ） ， 温 度 为 1100-1500 ℃；  钻石主要形成于33亿年 前以及12-17亿年这两个 时期；

上游充通大 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 1896 1920 1987 2006 实现人类梦想 通向宇 宙 电梯 ▣ 可造出纸片般薄的超轻型飞机材料、超坚韧防弹衣； ▣制作23000英里伸入太空电梯，实现人类坐电梯进入太空的梦想： √美国NASA悬赏400万美金鼓励科学家们进行这种电梯的开发

1896 1920 1987 2006  可造出纸片般薄的超轻型飞机材料、超坚韧防弹衣；  制作23000英里伸入太空电梯，实现人类坐电梯进入太空的梦想；  美国NASA悬赏400万美金鼓励科学家们进行这种电梯的开发 实现人类梦想 通 向 的 电 梯