4.1 新材料概述及石墨烯.pdfVIP

西北工业大学材料学院卢艳丽教授

1、新材料的定义

Ø指正在发展，且具有优异性能和应用前景的一类材料。一般把具

备以下三个条件之一的材料，就称为新材料。

（1）新出现或正在发展中的，具有传统材料所不具备的优良性能的材料。

（2）高技术发展需求，具有特殊性能的材料。

（3）由于采用新技术（工艺、装备），明显提高了性能、或者出现

新的功能的材料。如：超级钢，纳米材料等。

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2、新材料的分类

Ø按照用途分为：结构新材料，功能新材料。

石墨烯、纳米材料、超导材料、智能材料、形状记忆合金……

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3、石墨烯

（1）石墨烯的定义

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

格的二维碳纳米材料。

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3、石墨烯

（2）石墨烯的发现

英国曼彻斯特大学，安德烈·盖姆（AndreGeim）

和康斯坦丁·诺沃消洛夫（Konstantin

Novoselov）,通过微机械剥离法，得到了仅由一

层碳原子构成的薄片，就是石墨烯。共同获得2010AndreGeim

年诺贝尔物理学奖。

Konstantin

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西北工业大学材料学院卢艳丽教授Novoselov

3、石墨烯

（3）石墨烯的特性

高强度：迄今为止世界上强度最大的材料，同时还具有很好的韧性，且可

以弯曲。据测算，如果用石墨烯制成厚度与普通食品塑料袋同样厚度的薄

膜（厚度约100纳米），将承受大约2吨重的物品而不断裂。

高硬度：石墨烯的硬度比最好的钢铁强100倍，甚至还要超过钻石。

良好的导电性能：石墨烯的电阻率极低，有非常好的导电性，导电性能比

铜还要好几倍。

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3、石墨烯

（4）石墨烯的应用前景

Ø航天军工领域：由于高导电性、高强度、超轻薄等特性，石墨烯在航天军工领域的应用优势

极为突出的，超薄超轻型飞机、超轻防弹衣等。

Ø微电子领域：优良的导电性能，有可能成为硅的替代品，制造超微型晶体管，用来生产未

来的超级计算机。

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3、石墨烯

（4）石墨烯的应用前景

Ø石墨烯晶体管：石墨烯可以用来制作晶体管，由于石墨烯结构的高度稳定性，这种晶体管

在接近单个原子的尺度上依然能稳定地工作；

Ø柔性显示屏：消费电子展上可弯曲屏幕备受瞩目，成为未来移动设备显示屏的发展趋势，柔

性显