科学家们逐渐发现碳素材料在硬度、光学特性、耐热性、耐辐射特性、耐化学药品特性、电绝缘性、导电性、表面与界面特性等方面比其它材料优异，可以说碳材料几乎包括了地球上所有物质所具有的特性，如**硬-**软，绝缘体-半导体-良导体，绝热-良导热，全吸光-全透光等，因此具有***的用途。碳纳米管是由碳原子形成的石墨烯片层卷成的无缝、中空的管体，一般可分为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管和双壁碳纳米管。根据尺寸大小将碳球分为:(1)富勒烯族系Cn和洋葱碳(具有封闭的石墨层结构，直径在2-20nm之间)，如C60，C70等;(2)未完全石墨化的纳米碳球，直径在50nm一1μm之间;(3)碳微珠，直径在11μm以上。另外，根据碳球的结构形貌可分为空心碳球、实心硬碳球、多孔碳球、核壳结构碳球和胶状碳球等。石墨烯可应用于橡胶、塑料、树脂、纤维等高分子复合材料领域，从而提高复合材料的机械性能。哪里有石墨烯复合材料

石墨烯纳米带（GrapheneNanoribbons,GNRs）具有带隙精确可调的特性，以及在光学、电学、磁学方面表现出的优异性质，使其在晶体管、量子器件等应用中具有广阔前景。其中，石墨烯纳米带异质结（GNRHeterojunctions）通过将不同拓扑结构的GNRs相结合，从而可以实现对其带隙和局部性质的进一步调控。此外，石墨烯纳米带异质结还能够在异质界面上构建独特性质的拓扑电子相，这为其在未来的量子器件应用领域提供了巨大潜力。然而，由于缺乏高效可行的合成策略，精细且可控的合成石墨烯纳米带异质结仍然是石墨烯纳米带研究领域所面临的巨大挑战之一。近日，德累斯顿工业大学、马普微结构物理研究所的冯新亮/马骥团队利用一种新型的链增长聚合策略，通过可控的铃木催化剂转移聚合（SCTP）和随后的肖尔反应，成功合成了一种同时具有N=9扶手椅型（Armchair）边缘和人字形（Chevron）的GNR异质结（9-AGNR/cGNR）。哪里有石墨烯复合材料教授们使用胶带将石墨片层层撕离，得到了非常薄的一层石墨片。

纳米碳材料是指分散相尺度至少有一维小于100nm的碳材料。分散相既可以由碳原子组成，也可以由异种原子(非碳原子)组成，甚至可以是纳米孔。纳米碳材料主要包括四种类型:石墨烯、碳纳米管，碳纳米纤维，纳米碳球。碳元素是自然界中存在的与人类**密切相关、**重要的元素之一，它具有SP、SP2、SP3杂化的多样电子轨道特性，在加之SP2的异向性导致晶体的各向导性和其它排列的各向导性。因此以碳元素为***构成元素的碳素材料具有各式各样的性质，并且新碳素相合新碳素材料还不断被发现和人工制得。事实上，没有任何元素能像碳这样作为单一元素可形成像三维金刚石晶体、二维石墨层片、一维卡宾和碳纳米管、零维富勒烯分子等如此之多的结构与性质完全不同的物质。表1给出了碳的化学键合及其形成的各种典型有机物、无机物和碳相的例子。

充电4分钟续航1000公里，石墨烯电池石墨烯(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平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。石墨烯目前是世上**薄却也是**坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光，还是世界上电阻率**小的材料。石墨烯自2004年问世，2010年，石墨烯发现者获得诺贝尔奖，在这几年里，石墨烯一直备受关注。不仅是国内，包括国外也都在炒石墨烯电池的概念，美国豪华电动汽车制造商Fisker发布了旗下***纯电动车型——FiskerEmotion，这款新车将会采用LG提供的“石墨烯固态电池”。据报道，FiskerEmotion在充满电的情况下租段可提供640公里以上续航，并且只要9分钟，就可以充入接近200公里的电量。石墨烯环氧树脂应用于重防腐涂料、导电涂料、粉末涂料以及胶粉剂等领域。

石墨烯是一种以碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料。具备低温远红外功能，集***抑菌、抗紫外线。石墨烯独特的二维结构使其对周围的环境非常敏感，是电化学生物传感器的理想材料。由于石墨烯结构的高度稳定性，石墨烯制作的晶体管在接近单个原子的尺度上依首念颂然能稳定地工作。石墨烯具有质量轻、高化学稳定性和高比表面积等优点，使之高裂成为储氢材料的比较好候选者。石墨烯内部碳原子的排列方式与石墨单原子层一样以sp2杂化轨道成键，并有如下的特点：碳原子有4个价电子，其中3个电子生成sp2键，即每个碳原子都贡献一个位于pz轨道上的未成键电子，近邻者郑原子的pz轨道与平面成垂直方向可形成π键，新形成的π键呈半填满状态。研究证实，石墨烯中碳原子的配位数为3，每两个相邻碳原子间的键长为1.42×10-10米，键与键之间的夹角为120°。除了σ键与其他碳原子链接成六角环的蜂窝式层状结构外，每个碳原子的垂直于层平面的pz轨道可以形成贯穿全层的多原子的大π键，因而具有优良的导电和光学性能。石墨烯在航天行业领域的应用领域优势也是极其明显的。单层石墨烯功效

石墨烯导电与电池活性材料共混后，能够有效降低极片电阻率和提高电池的循环性能。哪里有石墨烯复合材料

氧化-还原法制备成本低廉且容易实现，成为制备石墨烯的比较好方法，而且可以制备稳定的石墨烯悬浮液，解决了石墨烯不易分散的问题。氧化-还原法是指将天然石墨与强酸和强氧化性物质反应生成氧化石墨(GO)，经过超声分散制备成氧化石墨烯(单层氧化石墨)，加入还原剂去除氧化石墨表面的含氧基团，如羧基、环氧基和羟基，得到石墨烯。氧化-还原法被提出后，以其简单易行的工艺成为实验室制备石墨烯的**简便的方法，得到广大石墨烯研究者的青睐。Ruoff等发现通过加入化学物质例如二甲肼、对苯二酚、硼氢化钠(NaBH4)和液肼等除去氧化石墨烯的含氧基团，就能得到石墨烯。氧化-还原法可以制备稳定的石墨烯悬浮液，解决了石墨烯难以分散在溶剂中的问题。氧化-还原法的缺点是宏量制备容易带来废液污染和制备的石墨烯存在一定的缺陷，例如，五元环、七元环等拓扑缺陷或存在-OH基团的结构缺陷，这些将导致石墨烯部分电学性能的损失，使石墨烯的应用受到限制。哪里有石墨烯复合材料

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