石墨烯粉體到底是什么?它的功能是什么?

　　石墨烯是一種二維原子尺度的六角形碳同素異形體，每個頂點有一個原子。它是其他同素異形體的基本結構單元，包括石墨、木炭、碳納米管和富勒烯。它也可以被認為是無限大芳香分子的后一種情況，平面多環芳香烴家族。石墨烯粉體有許多特性。與石墨烯粉體的厚度成比例，它比堅固的鋼強大約100倍。石墨烯粉體可以非常有效地傳遞熱量和電力，而且幾乎是透明的。石墨烯還表現出很大的非線性抗磁性，甚至比石墨還大，可以被NdFeB磁體懸浮。研究人員已經確定了雙極晶體管效應、電荷的彈道傳輸以及材料中的大量量子振蕩。

　　幾十年來，科學家一直在對石墨烯進行理論研究。幾個世紀以來，通過使用鉛筆和其他類似的石墨應用，很可能會在不知不覺中產生少量的石墨。石墨烯于1962年在電子顯微鏡中被觀察到，但只有當它被加載到金屬表面時才被研究。事實證明，高質量石墨易分離，使更多研究成為可能。這項工作因其“二維材料石墨烯的開創性實驗”而獲得2010年諾貝爾物理學獎。

　　石墨烯粉體的傳熱是一個活躍的研究領域，由于其在熱管理中的潛在應用而受到人們的關注。關于懸浮石墨烯熱導率的早期測量報告表明，與熱解石墨的室溫熱導率(接近2000 W|m)相比? 1|K? 1) ，其熱導率非常大，約為5300 W|m? 1|K? 然而，后來的研究質疑這一超 高值是否被高估，懸浮石墨烯單層的測量值為1500–2500 W|m? 1|K? 1.報告的大范圍導熱率可能是由于測量的不確定性以及石墨烯質量和加工條件的變化造成的。此外，已知當單層石墨烯負載在非晶材料上時，室溫下的熱導率降至約500–600 W|m? 1|K? 1.因為石墨烯晶格波被襯底散射，對于包裹在非晶氧化物中的石墨烯，晶格波甚至更低。類似地，對于雙層石墨烯，聚合物殘留物可以導致懸浮石墨烯的熱導率類似地降低到約500–600 W|m? 1|K? 1.

　　一些人認為同位素組成在12c和13c之間，對導熱率有顯著影響。例如，同位素純12石墨烯的熱導率高于50:50同位素比或自然形成的99:1同位素比。使用Widman-Franz定理，可以證明熱傳導是聲子為主的。然而，對于柵控石墨烯帶，由施加的柵偏壓引起的費米能頻移遠大于kBT，這將導致電子貢獻的增加，并在低溫下主 導聲子貢獻。石墨烯的彈道熱導率是各向同性的。