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本文為烯碳資訊獨(dú)家編撰 轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明 富勒烯 零維碳球 富勒烯是單質(zhì)碳被發(fā)現(xiàn)的第三種同素異形體。任何由碳一種元素組成，以球狀、橢圓狀、或管狀結(jié)構(gòu)存在的物質(zhì)，都可以被叫做富勒烯，富勒烯指的是一類物質(zhì)。它與石墨結(jié)構(gòu)類似，但石墨的結(jié)構(gòu)中只有六元環(huán)，而富勒烯中可能存在五元環(huán)。1985年Robert Curl等人制備出了C60。1989年，德國(guó)科學(xué)家Huffman和Kraetschmer的實(shí)驗(yàn)證實(shí)了C60的籠型結(jié)構(gòu)，從此物理學(xué)家所發(fā)現(xiàn)的富勒烯被科學(xué)界推向一個(gè)嶄新的研究階段。 目前富勒烯在儲(chǔ)能上的應(yīng)用有，利用富勒烯的衍生物PCBM，用于本體異質(zhì)結(jié)有機(jī)太陽能電池，因此有機(jī)太陽能電池得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，其中有三家公司已經(jīng)將摻雜PCBM的有機(jī)太陽能電池商用，目前大部分有機(jī)太陽能電池以富勒烯作為電子受體材料。 碳納米管 一維納米材料 碳納米管作為一維納米材料，重量輕，六邊形結(jié)構(gòu)連接完美，具有許多異常的力學(xué)、電學(xué)和化學(xué)性能。 碳納米管，又名巴基管。主要由呈六邊形排列的碳原子構(gòu)成數(shù)層到數(shù)十層的同軸圓管。層與層之間保持固定的距離，約0.34nm，直徑一般為2~20nm。并且根據(jù)碳六邊形沿軸向的不同取向可以將其分成鋸齒形、扶手椅型和螺旋型三種。其中螺旋型的碳納米管具有手性，而鋸齒形和扶手椅型碳納米管沒有手性。 鋰離子電池中的導(dǎo)電劑，目前大部分使用碳納米管。它也是超級(jí)電容的主要電極材料。 石墨烯 二維材料 一個(gè)碳原子厚的碳 石墨烯是從石墨材料中剝離出來、由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體。2004年，英國(guó)曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈•蓋姆和康斯坦丁•諾沃肖洛夫，成功從石墨中分離出石墨烯，證實(shí)它可以單獨(dú)存在，兩人也因此共同獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 石墨烯既是最薄的材料，也是最強(qiáng)韌的材料，斷裂強(qiáng)度比最好的鋼材還要高200倍。同時(shí)它又有很好的彈性，拉伸幅度能達(dá)到自身尺寸的20%。它是目前自然界最薄、強(qiáng)度最高的材料。 另外，石墨烯幾乎是完全透明的，只吸收2.3%的光。它非常致密，即使是最小的氣體原子(氦原子)也無法穿透。這些特征使得它非常適合作為透明電子產(chǎn)品的原料，如透明的觸摸顯示屏、發(fā)光板和太陽能電池板。 作為目前發(fā)現(xiàn)的最薄、最堅(jiān)硬、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能最強(qiáng)的一種新型納米材料，石墨烯被稱為“黑金”，是“新材料之王”，科學(xué)家甚至預(yù)言石墨烯將“徹底改變21世紀(jì)”。極有可能掀起一場(chǎng)席卷全球的顛覆性新技術(shù)新產(chǎn)業(yè)革命。 因此，石墨烯在超級(jí)電容、鋰離子電池、甚至燃料電池中都有巨大的應(yīng)用潛能。 活性炭 三維多孔碳 活性炭又稱活性炭黑。是黑色粉末狀或塊狀、顆粒狀、蜂窩狀的無定形碳，也有排列規(guī)整的晶體碳�；钚蕴恐谐荚赝�，還包含兩類摻和物：一類是化學(xué)結(jié)合的元素，主要是氧和氫，這些元素是由于未完全炭化而殘留在炭中，或者在活化過程中，外來的非碳元素與活性炭表面化學(xué)結(jié)合，如用水蒸氣活化時(shí)，活性炭表面被氧化或水蒸氣氧化；另一類摻和物是灰分，它是活性炭的無機(jī)部分；灰分在活性碳中易造成二次污染。 活性炭是市場(chǎng)上超級(jí)電容器，主要的電極材料。 石墨 石墨烯堆疊起來 石墨是元素碳的一種同素異形體，每個(gè)碳原子的周邊連結(jié)著另外三個(gè)碳原子（排列方式呈蜂巢式的多個(gè)六邊形）以共價(jià)鍵結(jié)合，構(gòu)成共價(jià)分子。由于每個(gè)碳原子均會(huì)放出一個(gè)電子，那些電子能夠自由移動(dòng)，因此石墨屬于導(dǎo)電體。 在儲(chǔ)能上，常用作鋰離子電池的負(fù)極材料。 碳纖維 微晶石墨材料 碳纖維，是一種含碳量在95%以上的高強(qiáng)度、高模量纖維的新型纖維材料。它是由片狀石墨微晶等有機(jī)纖維沿纖維軸向方向堆砌而成，經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維“外柔內(nèi)剛”，質(zhì)量比金屬鋁輕，但強(qiáng)度卻高于鋼鐵，并且具有耐腐蝕、高模量的特性，在國(guó)防軍工和民用方面都是重要材料。它不僅具有碳材料的固有本征特性，又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性，是新一代增強(qiáng)纖維。 質(zhì)子交換膜燃料電池中擴(kuò)散層，主要使用的是碳纖維紙、碳纖維布和碳纖維氈等。也有報(bào)道，碳纖維復(fù)合材料作為鋰離子電池的負(fù)極。它也是纖維增強(qiáng)復(fù)合材料風(fēng)電葉片的主要纖維材料。 烯碳資訊獨(dú)家編撰 轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明 |
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