石墨烯是怎麽產生的？

石墨烯不僅是已知材料中最薄的壹種，還非常牢固堅硬；作為單質，它在室溫下傳遞電子的速度比已知導體都快。2004年，英國曼徹斯特大學的安德烈·K·海姆(Andre K. Geim)等制備出了石墨烯。海姆 和他的同事偶然中發現了壹種簡單易行的新途徑。他們強行將石墨分離成較小的碎片，從碎片中剝離出較薄的石墨薄片，然後用普通的塑料膠帶粘住薄片的兩側，撕開膠帶，薄片也隨之壹分為二。不斷重復這壹過程，就可以得到越來越薄的石墨薄片，而其中部分樣品僅由壹層碳原子構成——他們制得了石墨烯。石墨烯的制備方法石墨烯的合成方法主要有兩種：機械方法和化學方法。機械方法包括微機械分離法、取向附生法和加熱SiC的方法；化學方法是化學分散法。 微機械分離法 最普通的是微機械分離法，直接將石墨烯薄片從較大的晶體上剪裁下來。2004年Novoselovt等用這種方法制備出了單層石墨烯，並可以在外界環境下穩定存在。典型制備方法是用另外壹種材料膨化或者引入缺陷的熱解石墨進行摩擦，體相石墨的表面會產生絮片狀的晶體，在這些絮片狀的晶體中含有單層的石墨烯。 但缺點是此法是利用摩擦石墨表面獲得的薄片來篩選出單層的石墨烯薄片，其尺寸不易控制，無法可靠地制造長度足供應用的石墨薄片樣本。 取向附生法—晶膜生長 取向附生法是利用生長基質原子結構“種”出石墨烯，首先讓碳原子在 1 1 5 0 ℃下滲入釕，然後冷卻，冷卻到850℃後,之前吸收的大量碳原子就會浮到釕表面，鏡片形狀的單層的碳原子“ 孤島” 布滿了整個基質表面，最終它們可長成完整的壹層石 墨烯。第壹層覆蓋 8 0 ％後，第二層開始生長。底層的石墨烯會與釕產生強烈的交互作用，而第二層後就幾乎與釕完全分離，只剩下弱電耦合，得到的單層石墨烯薄片表現令人滿意。 但采用這種方法生產的石墨烯薄片往往厚度不均勻，且石墨烯和基質之間的黏合會影 響碳層的特性。另外Peter W.Sutter 等使用的基質是稀有金屬釕。 加熱 SiC法 該法是通過加熱單晶6H-SiC脫除Si，在單晶(0001) 面上分解出石墨烯片層。具體過程是：將經氧氣或氫氣刻蝕處理得到的樣品在高真空下通過電子轟擊加熱，除去氧化物。用俄歇電子能譜確定表面的氧化物完全被移除後，將樣品加熱使之溫度升高至1250~1450℃後恒溫1min~20min，從而形成極薄的石墨層，經過幾年的探索，Berger等人已經能可控地制備出單層或是多層石墨烯。 其厚度由加熱溫度決定，制備大面積具有單壹厚度的石墨烯比較困難。 壹條以商品化碳化矽顆粒為原料，通過高溫裂解規模制備高品質無支持（Free standing）石墨烯材料的新途徑。通過對原料碳化矽粒子、裂解溫度、速率以及氣氛的控制，可以實現對石墨烯結構和尺寸的調控。這是壹種非常新穎、對實現石墨烯的實際應用非常重要的制備方法。 化學分散法 化學分散法是將氧化石墨與水以1 mg/mL的 比例混合， 用超聲波振蕩至溶液清晰無顆粒狀物質，加入適量肼在1 0 0℃回流2 4 h ，產生黑色顆粒狀沈澱，過濾、烘幹即得石墨烯。Sasha Stankovich 等利用化學分散法制得厚度為1 nm左右的石墨烯。