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石墨烯,靠谱吗?

已有 5053 次阅读 2016-9-8 15:36 |系统分类:观点评述

石墨烯,靠谱吗?


向来对石墨烯没有兴趣,虽然近年来石墨烯热得热火朝天。

昨天,无意中看了某个知名高校的石墨烯工程和产业研究院对外宣传的墙报(下图),发现一些问题,在此说说。


该墙报在石墨烯特性的描述中写道:“已知材料中最轻的,约0.77mg/m2”

要比较不同材料的轻重,应该比较它们的密度才对,密度是单位体积的质量,单位为 g/cm3,或者 kg/m3,不应该是单位面积的质量,mg/m2。不同材料的单位面积的质量没有可比性。

或许,作者想强调单层石墨烯是二维材料, 所以使用单位面积的质量。二维只是数学上的概念,物理实物上不存在厚度为零的二维材料,即使是由碳原子构成的单层石墨烯,其厚度也不为零,但是,由于单层石墨烯只有一层原子层,属于微观体系。由于原子核外电子的分布以电子云(几率密度)来描述,而几率密度在无穷远的地方方为零,要确定单原子层的厚度,就要确定电子云的边界,可电子云边界的确定没有同一标准,也没有实际意义。原子半径通常指的是原子在化合状态的情况,如共价半径,金属半径,范德华半径等。

该墙报在石墨烯特性的描述中还写道:“强度最大最坚硬,是钢的300倍”

不知道这里的“强度最大最坚硬”的数据是不是对单片单层石墨烯的测量而来。单片单层石墨烯是分子层次的东西,而钢的强度一定是宏观下测量的,这两者没有什么可比性。简单地将单片单层石墨烯的力学强度硬度性质数据乘以阿伏伽德罗常数得出单片单层石墨烯的宏观力学性质,是极其错误的。单片单层石墨烯分子的力学数据可能来自原子力显微镜等仪器的测量,但这数据不能简单地放大到宏观层面。

单片单层石墨烯毕竟是有限分子,是微观层面上的,但作为宏观层面上的材料,不可能以单个有限分子来担当,必须是众多有限分子的集合体,那么,这些有限分子之间的结合力极大地影响宏观材料的性质。如果依靠石墨烯分子之间的弱原子间力来构建宏观材料,那和原来的石墨没有两样。如果依靠胶粘剂,那么材料的力学性质更多地取决于这胶粘剂的力学性质。

从这些对石墨烯特性的描述可见作者混淆宏观和微观的界限,非常的不靠谱。石墨烯热的宣传和这墙报的说法似乎并无差别,这石墨烯,靠谱吗?



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