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碳纤维和石墨稀的区别


作者:js06金沙申请优惠大厅新能源科技   发表时间:2017-07-07   浏览次数:1328



碳纤维和石墨稀互为同素异形体,两者是都由碳原子构成的单质,但碳原子的排列方式不同。
碳纤维(carbonfibre),顾名思义,它不仅具有碳材料的固有本征特性,又兼具纺织纤维的柔软可加工性,是新一代增强纤维。
与传统的玻璃纤维(GF)相比,杨氏模量是其3倍多;它与凯芙拉纤维(KF-49)相比,不仅杨氏模量是其2倍左右,而且在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀,耐蚀性出类拔萃。
有学者在1981年将PAN基CF浸泡在强碱NaOH溶液中,时间已过去20多年,它至今仍保持纤维形态。
石墨烯是一种二维晶体,最大的特性是其中电子的运动速度达到了光速的1/300,远远超过了电子在一般导体中的运动速度。这使得石墨烯中的电子,或更准确地,应称为“载荷子”(electricchargecarrier),的性质和相对论性的中微子非常相似。
人们常见的石墨是由一层层以蜂窝状有序排列的平面碳原子堆叠而形成的,石墨的层间作用力较弱,很容易互相剥离,形成薄薄的石墨片。
当把石墨片剥成单层之后,这种只有一个碳原子厚度的单层就是石墨烯。
石墨烯比碳纤维强20倍
石墨烯(graphene)是有一层二维平面排列的碳原子层组成,其中的碳原子以sp2杂化连接,紧密排列在蜂巢晶体点阵上。sp2杂化碳原子的键长为0.142nm。石墨烯是世界上最薄的二维材料,其厚度仅为0.35nm。石墨烯独特的结构使其具有许多的特殊性质。由于是由单原子层构成,石墨烯的比表面积极其大,其理论计算值高达2600m2/g。科学家使用原子尺寸的金属和钻石探针对它们进行穿刺,从而测试它们的强度,让科学家震惊的是,石墨烯可能比钻石还强硬,它的强度高达130GPa,比世界上最好的钢铁还高100倍,比高强碳纤维还高20倍。石墨烯的热导率可达5000(W/(m•K),为金刚石的3倍。其载流子迁移率达15000cm2/Vs,是目前已知的具有最高迁移率的锑化铟的两倍,比商用硅片的迁移率大10倍以上。
石墨烯的电子结构和电学性质也非常独特。石墨烯是能隙为零的半导体,其价带(π电子)和导带(π*电子)相交于费米能级处(K和K′点),在费米能级附近其载流子呈现线性色散关系。石墨烯中电子的运动速度为到光速的1/300,其电子行为要用相对论量子力学中的狄拉克方程进行描述,电子的有效质量为零。
石墨烯还具有室温量子霍尔效应,极性电场效应,室温铁磁性等特殊性质。由于具有上述优异的性能,石墨烯在许多领域具有广阔的应用前景。例如,石墨烯可以用于制造超级电容器,晶体管,透明导电电极,集成电路,气体传感器增强填料等。
石墨烯引起了科学界的巨大兴趣和广泛关注,在其自2004年被发现以来后的短短几年时间内已经成为物理学、化学、材料学等诸多学科的一个新兴的研究热点。
石墨烯是碳纤维的替代品,那么受冲击最大的就是碳纤维,把石墨烯当作利好炒作碳纤维事实上是大错特错。
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