一、引言

1. 石墨烯作为一种具有广泛应用前景的二维材料引起了全球科学界和产业界的广泛关注。本文将从石墨烯的基本概念、性质、制备方法及其应用等方面实行全面解析和探索。

二、石墨烯的基本概念

2. 1. 石墨烯的定义：石墨烯是由碳原子构成的六方晶格，是一种二维原子尺度、六角型的碳同素异形体，其中每个顶点有一个原子。

2. 2. 石墨烯的别称：石墨烯被誉为“黑金”、“新材料之王”，是当前更具潜力的二维材料之一。

三、石墨烯的性质

3. 1. 物理性质：石墨烯具有优异的导电性、导热性、强度和弹性等物理性质使其在众多领域具有广泛的应用前景。

3. 2. 化学性质：石墨烯具有良好的化学稳定性，可在不同环境下稳定存在。

四、石墨烯的制备方法

4. 1. 物理制备方法：物理制备方法主要包含机械剥离、氧化还原、气相沉积等，其中机械剥离法可以获得高优劣的单层石墨烯。

4. 2. 化学制备方法：化学制备方法包含化学气相沉积、溶液过程等，这些方法在制备石墨烯方面具有较好的可控性和大规模生产潜力。

4. 3. 机械制备方法：机械制备方法是通过物理手对石墨实剥离获得单层或少数层的石墨烯。此类方法可获得高优劣的石墨烯，但产量较低。

五、石墨烯的应用

5. 1. 新型材料：石墨烯具有优异的物理性质，可以用于制备超轻超强的新型材料如石墨烯纤维、石墨烯薄膜等。

5. 2. 能源存与转换：石墨烯在能源存与转换领域具有广泛应用如超级电容器、锂离子电等。

5. 3. 电子器件：石墨烯具有优异的导电性，可应用于电子器件的制备，如石墨烯场效应晶体管、石墨烯传感器等。

5. 4. 医疗领域：石墨烯具有良好的生物相容性，可用于制备生物传感器、载体等。

5. 5. 环境保护：石墨烯具有优异的吸附性能，可以用于水应对、空气净化等领域。

六、石墨烯在我国的研发与应用现状

6. 1. 研发进展：我国在石墨烯研究方面取得了显著成果如高鸿钧团队在金属钌单晶表面获得高品质大面积的单晶石墨烯材料。

6. 2. 应用现状：我国石墨烯产业正处于快速发展阶，石墨烯产品在新能源、航空航天、电子信息等领域得到广泛应用。

七、石墨烯的未来发展前景

7. 1. 技术突破：随着石墨烯制备技术的不断突破，石墨烯的应用领域将不断展。

7. 2. 产业规模：石墨烯产业规模将持续扩大，成为我国新材料产业的要紧支柱。

7. 3. 国际合作：石墨烯研究与应用将加强国际合作，推动石墨烯产业的全球化发展。

八、结语

8. 石墨烯作为一种具有广泛应用前景的二维材料，从基础科学到应用技术都取得了显著成果。随着石墨烯制备技术的不断突破，其在新型材料、能源存与转换、电子器件、医疗领域等的应用将更加广泛为人类社会带来颠覆性的变革。我国应抓住石墨烯产业发展的机遇，加大研发投入，推动石墨烯产业走向世界。