七种最有前途的碳材料，你只知道石墨烯

七种最有前途的碳材料，你只知道石墨烯


石墨烯主题：碳材料几乎包括了地球材料的所有性质，如最硬最软的、绝缘体半导体超导体、绝热超导热、吸收总透明度等。21世纪被称为超碳时代。让我们看看碳材料家族中有哪些重要人物。

由C60表示的富勒烯是空心球形结构。C60由12个正五边形和20个正六边形组成。就像一个足球。

最新进展：近年来，中科索沃大选选择了具有高活性的C60材料作为前体。在500-700℃和氨气气氛下，用氢氧化钾处理，得到了主要由SP2共价键组成的N掺杂多孔炭材料。该材料中N的含量为7.8wt%。在电流密度为100 mA/g时，该材料的可逆比容量达到1900 mAh/g，在高电流密度为5a/g时，比容量达到600 mAh/g；在电流密度为5a/g时，平均容量下降率仅为0.03%/次，2000次循环。

碳纤维是无机高分子纤维，含碳量在90%以上。其中，碳含量超过99%的石墨纤维。碳纤维具有密度低、重量轻、强度高（比钢大4-5倍）、弹性模量高的特点，其微观结构与人造石墨相似，是沿纤维轴方向具有高强度的无序石墨结构。

近期发展：目前，碳纤维商品化产品的最高强度为7gpa，我国研发水平为6.3gpa。新开发的超碳纤维（UCF）是日本Toray Torayca的T2000，强度高达60 gpa，相当于碳纤维理论值（180 gpa）的1/3。

碳纳米管（CNT）是一种具有特殊结构的一维量子材料（径向尺寸为纳米，轴向尺寸为微米，管两端密封在底座上）。它们可以看作是由石墨板结构卷起的无缝空心纳米同轴圆柱。两端由富勒烯半球密封。碳纳米管被认为是21世纪最有前途的一维纳米材料。

最新进展：2017年1月20日，美国杂志发表了北京大学彭连茂等在碳纳米管电子领域的世界级突破。研制出第一个5纳米栅长高性能碳纳米管晶体管，其性能超过了相同尺寸的硅基CMOS场效应晶体管，将晶体管性能推向了理论极限。

石墨具有层状晶体结构。晶体中的碳原子由键连接，在同一层上有一个大的π键，一个碳原子周围只有三个与其连接的碳原子。碳和碳形成六边形，无限多的六边形形成一层，层与层之间的结合力很弱，而层中的三个碳原子很强。

石墨是由排列成蜂窝状的平面碳原子层堆积而成的。当石墨片被剥离成单层时，只有一个碳原子厚度的单层是石墨烯。

最新进展：2017年2月21日，北京碳世纪科技有限公司发布了中国第一款石墨烯锂离子充电电池5号，与普通5号干电池和充电电池相比，具有明显的优势。可循环使用30000次以上，可在-45~60C环境下使用，这些性能超越普通电池，最重要的是电池可以批量生产，产品的发布也代表着正式投放市场。

钻石是最坚硬的碳结构。碳原子以晶体结构的形式排列。每一个碳原子与其它四个碳原子紧密结合，最终形成硬度高、活性差的固体。

最近的发展：欧盟的科学家和技术人员利用了纳米金刚石的致密表面，没有任何物质可以通过它扩散。纳米金刚石作为一种介于植入物和神经组织之间的介质材料，有望在人工视网膜植入和磁共振成像（MRI）领域取得重要突破。

碳气凝胶是一种具有三维纳米结构的轻质多孔碳材料。具有比表面积高、密度低、孔隙率高、孔径分布好、导电性好等特点。

最新进展：2016年1月6日，国家发改委将气凝胶材料列入国家节能低碳技术推广目录。

2016年12月5日，东华大学于建勇等人在超轻生物质衍生碳纳米纤维气凝胶的研究上取得突破，采用纳米纤维三维重建的新方法构建了电纺纳米纤维和超轻、超弹性碳纳米纤维等新型生物质碳源。凝胶剂。气凝胶具有蜂窝状的网状结构，固体材料的密度仅为0.14毫克/立方厘米。

最新进展：基于激光液体烧蚀（LAL）技术，中国科学院的研究人员成功地获得了层状碳包覆的CO3C/OLC纳米颗粒。

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