纳米石墨烯、石墨烯微片、纳米石墨粉的区别和联系如下:
区别
- 结构方面:
- 纳米石墨烯:通常指的是尺寸在纳米级别的石墨烯材料,一般为少层或多层石墨烯,层数相对较少,在 1-10 层左右,具有典型的二维石墨烯片层结构,碳原子以 sp² 杂化轨道构成六角型呈蜂巢晶格。宏武纳米的石墨烯有单层石墨烯和多层石墨烯。
- 石墨烯微片:是指碳层数多于 10 层、厚度在 5-100 纳米范围内的超薄的石墨烯层状堆积体,其在一定程度上保持了石墨烯的平面型碳六元环共轭晶体结构,但与单层或少数层的石墨烯相比,层数更多,更接近三维结构,性价比要好于纳米石墨烯。
- 纳米石墨粉:是由石墨经过特殊工艺粉碎得到的纳米级粉末,本质上是由大量的石墨烯片层无序堆叠而成,片层之间存在一定的范德华力,结构相对较为松散,且片层的尺寸和厚度分布较广。
- 性能方面:
- 电学性能:纳米石墨烯和石墨烯微片都具有优异的电学性能,如高导电性、载流子迁移率高等,但纳米石墨烯由于层数较少,电子传输相对更高效,电学性能可能更优;石墨烯微片的导电性也很好,可显著降低塑胶等材料的电阻值;纳米石墨粉的导电性一般。
- 力学性能:纳米石墨烯和石墨烯微片都有较好的力学性能,如高强度、高模量等,石墨烯微片的拉伸强度约 1000GPa,杨氏模量约 1060GPa;纳米石墨粉的力学性能则主要取决于其颗粒大小、形状和团聚程度等,一般力学性能不如前两者。
- 热学性能:纳米石墨烯和石墨烯微片都有良好的热导率,如石墨烯微片热导率约 3000W/mK,纳米石墨烯单层的导热率可高达 5300W/mK;纳米石墨粉的热导率相对较低,但经过特殊处理后也可在一定程度上提高其热学性能。
- 制备方法方面:
- 纳米石墨烯:常见的制备方法有机械剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法等,可制备出高质量、层数较少的纳米石墨烯,但产量和成本等方面存在一定的限制。
- 石墨烯微片:一般是通过化学气相沉积、外延生长等方法制备出大面积的石墨烯薄膜,然后再进行切割、粉碎等处理得到石墨烯微片,也可以通过直接剥离石墨或氧化石墨来制备。
- 纳米石墨粉:通常采用物理粉碎法,如球磨法、气流粉碎法等,将天然石墨或人造石墨粉碎成纳米级别的粉末,还可以通过化学方法对石墨进行表面改性,以提高其分散性和性能。
- 应用领域方面:
- 纳米石墨烯:在电子信息领域,可用于制造高性能的晶体管、集成电路等;在能源领域,可作为锂离子电池、超级电容器的电极材料;在生物医学领域,可用于药物载体、生物传感器等。
- 石墨烯微片:主要用于提高塑胶的导热及散热性能、塑胶导电及抗静电改性、增强塑胶的强度、改善塑胶的耐磨、润滑性能及耐腐蚀性等,还可用于新能源汽车的电池、热管理系统、车身材料等。
- 纳米石墨粉:在涂料、树脂等领域,可作为添加剂提高材料的导电性、润滑性和耐磨性等;在润滑油领域,可作为固体润滑剂,降低摩擦系数,提高润滑性能;在化工行业,可作为催化剂载体、吸附剂等。
联系
- 成分关系:三者的主要成分都是碳元素,都是碳的同素异形体或其衍生物,纳米石墨烯和石墨烯微片是石墨烯的不同形态,纳米石墨粉可以看作是由多层石墨烯无序堆叠而成的粉末状物质。
- 性能关联:都在一定程度上继承了石墨的一些基本特性,如良好的化学稳定性、耐高温性等,同时又因为其纳米尺度或特殊结构而展现出一些独特的性能,如纳米石墨烯和石墨烯微片的高导电性和高强度等。
- 制备原料关联:纳米石墨烯、石墨烯微片和纳米石墨粉的制备都可以以天然石墨或人造石墨为原料,通过不同的制备方法和工艺处理,得到不同结构和性能的产品