1、液晶材料液晶材料原小濤有機(jī)功能材料功能材料功能材料是指那些具有優(yōu)良的電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)、力學(xué)、化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)功能，特殊的物理、化學(xué)、生物學(xué)效應(yīng)，能完成功能相互轉(zhuǎn)化的新型材料。超導(dǎo)材料、微電子材料、光子材料、信息材料、能源轉(zhuǎn)換及儲(chǔ)能材料、生態(tài)環(huán)境材料、生物醫(yī)藥材料等等 有機(jī)功能材料熱敏紙熱敏紙 超市小票會(huì)致癌超市小票會(huì)致癌？ 研究顯示1.具有一定的胚胎毒性和致畸性 2.可明顯增加動(dòng)物卵巢癌、前列腺癌、白血病等癌癥 3.可能會(huì)對(duì)對(duì)兒童大腦和性器官造成損傷 雙酚雙酚A主要用于生產(chǎn)環(huán)氧樹(shù)脂、聚碳酸酯等高分子材料 熱敏紙的結(jié)構(gòu)熱敏紙的結(jié)構(gòu) 1.頂涂層：頂涂層主要是提高防水、防油、防曬、提高表面

2、強(qiáng)度 2.熱敏層：該涂層主要包括成色劑、顯色劑、增感劑等 3.底涂層：隔熱，防滲 4.基層：基層是各涂層的載體，植物纖維 染料染料：結(jié)晶紫內(nèi)酯（CVL）（CVL）顯色劑：雙酚顯色劑：雙酚A染料染料：結(jié)晶紫內(nèi)酯（CVL）（CVL）顯色劑：雙酚顯色劑：雙酚A顯色劑：雙酚顯色劑：雙酚A顯色劑：雙酚顯色劑：雙酚S增敏劑：增敏劑：BPO增敏劑：增敏劑：DPE液晶（液晶（Liquid Crystalline）奇妙的液晶材料10生活中的生活中的液晶材料液晶材料3.3.液晶材料的結(jié)構(gòu)液晶材料的結(jié)構(gòu)2.2.液晶材料的分類(lèi)液晶材料的分類(lèi)5.5.液晶材料的應(yīng)用液晶材料的應(yīng)用1.1.液晶材料的簡(jiǎn)介液晶材料的簡(jiǎn)介4.4

3、.液晶材料的性質(zhì)液晶材料的性質(zhì)主要內(nèi)容主要內(nèi)容什么是液晶？晶體晶體液晶液晶液體液體定義：是介于液體和晶體的性質(zhì)之間的中間狀態(tài)，具有液體的流動(dòng)性和晶體的各向異性。1.液晶材料簡(jiǎn)介液晶材料簡(jiǎn)介1889年德國(guó)科學(xué)家Otto Lehmann 命名液晶20世紀(jì)，D. Vorlander預(yù)測(cè)液晶分子的結(jié)構(gòu)特性 1922年 法國(guó)人G. Friedel把液晶分為三類(lèi)：向列型（nematic）、層列型（smectic）、膽固醇（cholesteric） 1930-1960年期間是液晶研究的空白期 1968年任職美國(guó)RCA公司的G.H.Heilmeier發(fā)表采用DS（dynamic scattering，動(dòng)態(tài)散射

4、）模式的液晶顯示裝置，開(kāi)啟了數(shù)字式液晶手表實(shí)用化的最早嘗試 。1971年 一家瑞士公司制造出了第一臺(tái)液晶顯示器。 20世紀(jì)70年代以后，液晶成為一熱門(mén)的科學(xué)研究的主題，得到蓬勃發(fā)展。Otto Lehmann發(fā)展簡(jiǎn)史發(fā)展簡(jiǎn)史4. 分子排分子排列之有序列之有序性性2.液晶的分類(lèi)液晶的分類(lèi) Cholesteric（膽甾相液晶）（膽甾相液晶）2.1向列相液晶（向列相液晶（Nematic） Nematic 液晶特性：(a) 分子的重心位置沒(méi)有次序性(b) 分子的排列方向有一定程度次序性，分子傾向于某個(gè)共同方向排列，如圖所示，我們定義這個(gè)方向?yàn)镈irector (Director Axis)以 n 表示。

5、 (c) Director n 與 n 的狀態(tài)不可區(qū)分的。 Nematic相液晶的分子排列nLCD用液晶用液晶向列相顯微織構(gòu)紋影織構(gòu)2.2近晶相近晶相液晶液晶（Smectic） 由于結(jié)構(gòu)上的差異Smectic液晶又可被細(xì)分成Smectic A、B、C.等共十余種。但結(jié)構(gòu)上看，所有的Smectics相都具有層狀結(jié)構(gòu)，層與層之間的距離是一定的，層間距可以用X-ray衍射方法來(lái)測(cè)量。由此可見(jiàn)Smectics的有序性比Nematics高。對(duì)于任何具備這兩種相的材料而言，其Smectic相的溫度范圍總Nematic相低。 Smectic A (SmA)Smectic A (SmA) dSmectic A

6、 相液晶的分子排列 每一層內(nèi)，分子位置沒(méi)有次序性，但不能進(jìn)行層間移動(dòng)，其分子長(zhǎng)軸垂直于層平面。(b) Smectic C (SmC)Smectic C (SmC) dSmectic C 相液晶的分子排列 w分子長(zhǎng)軸與層平面有一定夾角。近晶相顯微織構(gòu)銀紋扇形織構(gòu)2.3膽甾相膽甾相液晶（液晶（Cholesteric）Cholesteric 相液晶的分子排列Lnnnnxyz螺距(Pitch) = 2L由于n與-n是不可區(qū)分的，所以其周期等于半螺距：L = P/2 反射波波反射波波長(zhǎng)長(zhǎng) =np的的入射光入射光膽甾相液晶分子基本呈扁平形狀，依靠端基的相互作用彼此平行排列成層狀結(jié)構(gòu)，在每個(gè)平面層內(nèi)分子長(zhǎng)軸

7、平行排列和向列相液晶相像，層與層之間分子長(zhǎng)軸逐漸偏轉(zhuǎn)，形成螺旋狀。膽甾相顯微織構(gòu)油絲織構(gòu)ABBXYZZA linking groupB, B ring systemsX, Y terminal groupsZ, Z lateral substituents3 3. .液晶分子結(jié)構(gòu)液晶分子結(jié)構(gòu)3.1聯(lián)苯類(lèi)液晶常用的液晶材料常用的液晶材料3.2聯(lián)苯環(huán)己烷類(lèi)液晶與聯(lián)苯類(lèi)較粘度較低、和n 稍小、液晶相范圍較寬粘度較低、n較大、穩(wěn)定性較好3.3炔類(lèi)類(lèi)液晶3.4含氟類(lèi)液晶粘度低、適中、電阻率高、穩(wěn)定性好粘度高、n大、穩(wěn)定性差4 4. .液晶分子的性質(zhì)液晶分子的性質(zhì)1.介電常數(shù)介電常數(shù)2.雙折射率雙折射率3

8、.粘度粘度4.彈性常數(shù)彈性常數(shù)：與分子偶極矩有關(guān)n：與分子中的離域電子有關(guān)流體內(nèi)部阻礙其相對(duì)相對(duì)流動(dòng)的作用，與鏈長(zhǎng)、環(huán)數(shù)、側(cè)鏈等有關(guān)使體系恢復(fù)到平衡的恢復(fù)力矩4.14.1液晶的介電常數(shù)液晶的介電常數(shù)液晶之介液晶之介電常數(shù)值電常數(shù)值 越大越大產(chǎn)產(chǎn)生的生的induce dipole越大越大介電各向異性介電各向異性決定決定LCLC的轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng) ：介質(zhì)在外加電場(chǎng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電荷而削弱電場(chǎng)，原外加電場(chǎng)（真空中）與最終介質(zhì)中電場(chǎng)比值即為介電常數(shù) (=|- ) 0 (=|- ) +-+- | | | EEE| nEn n折射系數(shù)折射系數(shù) ： 折射系數(shù)也同介電系數(shù)相似，依照與指向矢折射系數(shù)也同介電系數(shù)相似，依

9、照與指向矢垂直與平行的方向分成兩個(gè)方向的向量垂直與平行的方向分成兩個(gè)方向的向量與指向矢平行的分量為與指向矢平行的分量為/，與指向矢垂直，與指向矢垂直的分量為的分量為nn4.24.2液晶的雙折射率液晶的雙折射率n向列相平均方向液晶的雙折射液晶的雙折射偏振光沿著指向矢方向入射不產(chǎn)生雙折射偏振光沿著指向矢方向入射不產(chǎn)生雙折射偏振光沿著垂直分子方向產(chǎn)生雙折射，有偏振光沿著垂直分子方向產(chǎn)生雙折射，有兩個(gè)折射率兩個(gè)折射率。光光光光層列型之錐扇紋理小分子液晶：液晶顯示器液晶高分子 : 高強(qiáng)度纖維,如防彈衣 高功能塑膠，如人造肌肉等5 5. .液晶分子的應(yīng)用液晶分子的應(yīng)用手性液晶：光反射膜材料，智能玻璃5.1

10、液晶顯示器液晶顯示器(Liquid Crystal Display LCD)的基本原理的基本原理偏振片透光原理偏振片透光原理液晶對(duì)光線的調(diào)制作用液晶對(duì)光線的調(diào)制作用液晶顯示器液晶顯示器液晶顯示器的基本原理液晶顯示器的基本原理n偏振片透光原理：偏振片透光原理：偏振片只允許偏振方向與它的偏振化方向平行的光透過(guò)，偏振片只允許偏振方向與它的偏振化方向平行的光透過(guò)，如如果讓兩個(gè)偏振片的偏振化方向相互垂直，由于第一次出射光的果讓兩個(gè)偏振片的偏振化方向相互垂直，由于第一次出射光的偏振方向與第二個(gè)偏振片的偏振化方向垂直，光不能通過(guò)第二偏振方向與第二個(gè)偏振片的偏振化方向垂直，光不能通過(guò)第二個(gè)偏振片個(gè)偏振片液晶顯

11、示器的基本原理液晶顯示器的基本原理n把液晶放在兩個(gè)偏振片之間，在向列型液晶中，棒把液晶放在兩個(gè)偏振片之間，在向列型液晶中，棒狀分子的排列是彼此平行的如果上下兩玻璃棒定向狀分子的排列是彼此平行的如果上下兩玻璃棒定向是彼此垂直的，液晶分子將采取是彼此垂直的，液晶分子將采取逐漸過(guò)渡的方式逐漸過(guò)渡的方式被扭被扭轉(zhuǎn)成螺旋狀轉(zhuǎn)成螺旋狀液晶顯示器的基本原理液晶顯示器的基本原理如果有光線進(jìn)入如果有光線進(jìn)入,通過(guò)第一通過(guò)第一個(gè)偏振片后，將被液晶分子個(gè)偏振片后，將被液晶分子逐漸改變偏振方向逐漸改變偏振方向.由于光線由于光線沿著分子排列的方向傳播，沿著分子排列的方向傳播，光線最終將從另一端射出光線最終將從另一端射出

12、 如果兩玻璃板之間加上電壓，如果兩玻璃板之間加上電壓，分子排列方向?qū)⑴c電場(chǎng)方向分子排列方向?qū)⑴c電場(chǎng)方向平行，光線由于不能扭轉(zhuǎn)將平行，光線由于不能扭轉(zhuǎn)將不會(huì)通過(guò)第二個(gè)極板不會(huì)通過(guò)第二個(gè)極板液晶顯示器液晶顯示器分分節(jié)型顯示器節(jié)型顯示器薄膜晶體管薄膜晶體管（Thin Film of Transistor，TFT ）液晶顯示器液晶顯示器 LCDn在玻璃基片上沉在玻璃基片上沉積一層硅積一層硅,通過(guò)印通過(guò)印刷光刻等工序做刷光刻等工序做成晶體管陣列成晶體管陣列,每每個(gè)像素都設(shè)有一個(gè)像素都設(shè)有一個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)，個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)，其加工工藝類(lèi)似其加工工藝類(lèi)似于大規(guī)模集成電于大規(guī)模集成電路。路。步驟一步驟一：薄膜晶體管

13、薄膜晶體管TFTTFT液晶顯示器制造過(guò)程的主要工藝步驟液晶顯示器制造過(guò)程的主要工藝步驟n在這種玻璃的表面上再鍍一層透明導(dǎo)電薄膜在這種玻璃的表面上再鍍一層透明導(dǎo)電薄膜ITO(氧化銦錫氧化銦錫)以作電極之用。以作電極之用。步驟二步驟二：ITO電極電極TFT液晶顯示器制造過(guò)程的主要工藝步驟液晶顯示器制造過(guò)程的主要工藝步驟n在有薄膜電極的玻璃上涂取向?qū)釉谟斜∧る姌O的玻璃上涂取向?qū)覲I(聚酰亞胺聚酰亞胺)，以使液，以使液晶順著一個(gè)特定且平行于玻璃表面的方向排列。晶順著一個(gè)特定且平行于玻璃表面的方向排列。步驟三步驟三：取向及灌注液晶取向及灌注液晶TFT液晶顯示器制造過(guò)程的主要工藝步驟液晶顯示器制造過(guò)程的主

14、要工藝步驟n選擇適當(dāng)?shù)暮穸仁蛊窆膺x擇適當(dāng)?shù)暮穸仁蛊窆獾钠穹较騽偤酶淖兊钠穹较騽偤酶淖?0度，度，就可利用兩個(gè)平行偏光片就可利用兩個(gè)平行偏光片使得光能完全通過(guò)。而足使得光能完全通過(guò)。而足夠大的電壓又可以使得液夠大的電壓又可以使得液晶方向與電場(chǎng)方向平行，晶方向與電場(chǎng)方向平行，這樣光的偏振方向就不會(huì)這樣光的偏振方向就不會(huì)改變，光就不能通過(guò)第二改變，光就不能通過(guò)第二個(gè)偏光片。個(gè)偏光片。液晶灌注在兩片玻璃之間液晶灌注在兩片玻璃之間,由于每個(gè)像素都可以通過(guò)點(diǎn)脈沖直接控由于每個(gè)像素都可以通過(guò)點(diǎn)脈沖直接控制，因而，制，因而，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都相對(duì)獨(dú)立，并可以進(jìn)行連續(xù)控制，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都相對(duì)獨(dú)立，并可以進(jìn)行連續(xù)控制

15、，這樣的這樣的設(shè)計(jì)不僅提高了顯示屏的反應(yīng)速度，同時(shí)可以精確控制顯示灰度。設(shè)計(jì)不僅提高了顯示屏的反應(yīng)速度，同時(shí)可以精確控制顯示灰度。步驟四步驟四：有源矩陣顯示有源矩陣顯示TFT液晶顯示器制造過(guò)程的主要工藝步驟液晶顯示器制造過(guò)程的主要工藝步驟n對(duì)于對(duì)于TFT-LCD而言而言彩色濾光彩色濾光片片是很重要的，利用紅，綠，藍(lán)是很重要的，利用紅，綠，藍(lán)三原色，可混合出各種不同的顏三原色，可混合出各種不同的顏色，很多平面顯示器就是利用此色，很多平面顯示器就是利用此原理顯示色彩，把三種顏色分成原理顯示色彩，把三種顏色分成獨(dú)立的三個(gè)點(diǎn)，各自擁有不同的獨(dú)立的三個(gè)點(diǎn)，各自擁有不同的灰階變化，然后把臨近的三個(gè)灰階變化

16、，然后把臨近的三個(gè)RGB顯示的點(diǎn)當(dāng)作一個(gè)像素顯示的點(diǎn)當(dāng)作一個(gè)像素步驟五步驟五：彩色濾光片彩色濾光片TFT液晶顯示器制造過(guò)程的主要工藝步驟液晶顯示器制造過(guò)程的主要工藝步驟5. 2高分子液晶材料的應(yīng)用高分子液晶材料的應(yīng)用n高分子液晶融合了聚合物和小分子液晶,聚合物的鏈段上含有小分子液晶的化學(xué)結(jié)構(gòu),能表現(xiàn)液晶的性質(zhì),同時(shí)還兼有聚合物的其它性質(zhì).主要應(yīng)用領(lǐng)域是:(1)利用聚合物的優(yōu)異使用性能,提高液晶使用的方便性.(2)利用液晶的流動(dòng)性質(zhì)和組裝能力,加工聚合物(結(jié)構(gòu)材料和新功能材料) n(1) 主鏈型液晶高分子主鏈型液晶高分子：液晶基元在高分子主鏈上,如kevlar 纖維。n(2) 側(cè)鏈型液晶高分子側(cè)

17、鏈型液晶高分子：液晶基元通過(guò)柔性鏈與主鏈相連,大多數(shù)功能性液晶高分子屬于類(lèi)。液晶高分子液晶高分子液晶聚合物分子模型主鏈液晶聚合物分子模型常見(jiàn)的環(huán)狀結(jié)構(gòu)如下： 它們的分子溶解在溶液中,達(dá)到一定濃度后,高分子主鏈在溶液中呈有序排列,具有晶體性能。主要用于制備高性能纖維。原料原料DAR的制備：的制備：超級(jí)纖維超級(jí)纖維 PBO(1) 雖然有關(guān)DAR 和PBO 基體及纖維的制備和應(yīng)用已成為全球范圍內(nèi)的研究熱點(diǎn), 但目前世界上只有日本具備工業(yè)化生產(chǎn)能力, 其產(chǎn)品除日本國(guó)內(nèi)自己應(yīng)用外, 全部由美國(guó)包銷(xiāo)用于航空航天及導(dǎo)彈制造業(yè), 并對(duì)我國(guó)實(shí)行禁售。(2)PBO纖維已屬有機(jī)和無(wú)機(jī)纖維中之最, 具有十分優(yōu)異的性能

18、，但價(jià)格昂貴一時(shí)還不可避免, 主要是1.DAR 制備難度大、成本高2.液晶紡絲工藝難度高。NNH2H2NH2NNH2OHHOCOOHCOOHPPA24hnHOOHNNHNNHN新型高強(qiáng)度纖維M5原料的制備：原料的制備：M5與其它高性能纖維力學(xué)性能比較表與其它高性能纖維力學(xué)性能比較表纖維拉伸強(qiáng)度(GPa)斷裂伸長(zhǎng)(%)初始模量(GPa)壓縮強(qiáng)度(GPa)壓縮應(yīng)變(%)密度(g/ cm3)回潮率(%)Twaron-HM3.22.91150.480.421.453.5C-HS3.51.42302.100.901.800.0PBO5.52.52800.420.151.560.6M55.31.43501

19、.600.501.702.0*圓偏振光圓偏振光 在垂直于光傳播方向的固定平面內(nèi)，光矢量的在垂直于光傳播方向的固定平面內(nèi)，光矢量的大小不變，但隨時(shí)間以角速度大小不變，但隨時(shí)間以角速度w w旋轉(zhuǎn)，其末端的軌旋轉(zhuǎn)，其末端的軌跡是圓。這種光叫做圓偏振光。某一固定時(shí)刻跡是圓。這種光叫做圓偏振光。某一固定時(shí)刻t0，在傳播方向上各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光矢量的端點(diǎn)軌跡是螺旋在傳播方向上各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光矢量的端點(diǎn)軌跡是螺旋線線. 隨著時(shí)間推移，隨著時(shí)間推移， 螺旋線以相速前移。螺旋線以相速前移。 5.3手性液晶材料手性液晶材料 若圓偏振光的光矢量隨時(shí)間變化是右旋的，則這種圓偏振若圓偏振光的光矢量隨時(shí)間變化是右旋的，則這種圓偏振

20、光叫做右旋圓偏振光，反之，叫做左旋圓偏振光。光叫做右旋圓偏振光，反之，叫做左旋圓偏振光。在垂直于光傳播方向的平面在垂直于光傳播方向的平面內(nèi)，右旋圓偏振光的電矢量?jī)?nèi)，右旋圓偏振光的電矢量隨時(shí)間變化順時(shí)針旋轉(zhuǎn)隨時(shí)間變化順時(shí)針旋轉(zhuǎn)右旋圓偏振光在三維空間中右旋圓偏振光在三維空間中yx0 xyzH-C-C-C-C-CC NH H HCH3HH H HHHchiral (RH)Chiral centerChiral centermirror imagesRH chiral and LH chiral右旋右旋膽甾相液晶的螺旋構(gòu)造Ordinary NematicChiral NematicpitchPCNdi

21、rectorCNn誘導(dǎo)手征性向列相液晶誘導(dǎo)手征性向列相液晶：在向列相液晶中添加一定量的手性化合物，使其分子產(chǎn)生與膽甾相螺旋狀結(jié)構(gòu)一樣的手性化合物/液晶復(fù)合體系。 近幾年液晶用手性化合物發(fā)展較快，德國(guó)Merck公司，日本Chisso,Sharp,FujiPhoto，Toshiba分別研制出許多新型高螺旋扭曲力的液晶用手性化合物。手性化合物作為液晶中重要的摻雜物，其分子設(shè)計(jì)與合成也已成為目前液晶研究領(lǐng)域的一個(gè)新的發(fā)展趨勢(shì)。1） 手性化合物的不對(duì)稱中心對(duì)其螺旋扭曲力以及螺旋扭曲力的溫度依賴性的影響最為強(qiáng)烈。2） 不對(duì)稱中心周?chē)Y(jié)構(gòu)位阻越大，螺旋扭曲力值越大一些液晶顯示用手性化合物D.J.Broe；N

22、aturePhoto-Induced Diffusion in Polymerizing Chiral-Nematic Media5.4手性液晶材料的應(yīng)用手性液晶材料的應(yīng)用1.手性液晶在高分子液晶材料中的應(yīng)用手性液晶在高分子液晶材料中的應(yīng)用兩種原料比對(duì)薄膜反射材料反射波長(zhǎng)的影響兩種原料比對(duì)薄膜反射材料反射波長(zhǎng)的影響染料的添加量對(duì)寬波材料的影響染料的添加量對(duì)寬波材料的影響寬波反射原理寬波反射原理寬波反射材料寬波反射材料Sem圖圖5.3手性液晶材料的應(yīng)用手性液晶材料的應(yīng)用2.手性液晶在高分子分散液晶材料中的應(yīng)用手性液晶在高分子分散液晶材料中的應(yīng)用溫度變化對(duì)混合液晶螺距的影響溫度變化對(duì)混合液晶螺距的

23、影響SampleA：聚合前液晶混合物反射波段：聚合前液晶混合物反射波段SampleB：聚合后液晶混合物反射波段：聚合后液晶混合物反射波段聚合物寬波反射原理示意圖聚合物寬波反射原理示意圖海姆和諾沃肖洛夫海姆和諾沃肖洛夫2004年制備出石墨烯年制備出石墨烯; 2010年年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng) 1.理論研究理論研究2.導(dǎo)電性導(dǎo)電性3.機(jī)械特性機(jī)械特性4.電子的相互作用電子的相互作用 5.化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)石墨烯材料石墨烯材料n石墨是碳單質(zhì)的同素異形體之一n地球上的生命都是以碳元素為基礎(chǔ)的n某種程度上說(shuō)，有機(jī)化學(xué)其實(shí)就是碳的化學(xué)n碳元素是神奇的六號(hào)元素，其單質(zhì)的眾多同素異形體，從最硬到極軟、全吸

24、光到全透光、絕緣體到半導(dǎo)體到導(dǎo)體、絕熱到良導(dǎo)熱、高臨界溫度的超導(dǎo)體等。鉆石是已知最硬的礦石；石墨卻是最軟的礦石之一。* 鉆石是終極的研磨劑；石墨卻是非常好的潤(rùn)滑劑。* 鉆石是一流的絕緣體；石墨卻是良導(dǎo)體。* 鉆石通常是透明的；石墨卻是不透光的。* 鉆石的結(jié)晶是立方晶系；石墨卻是六方晶系。* 鉆石的價(jià)值昴貴；石墨卻是相當(dāng)廉價(jià)。石墨烯是單原子層的石墨石墨烯是單原子層的石墨主要內(nèi)容3.3.石墨烯材料的石墨烯材料的制備制備2.2.石墨烯材料的石墨烯材料的性質(zhì)性質(zhì)1.1.石墨烯材料的簡(jiǎn)介石墨烯材料的簡(jiǎn)介康斯坦丁康斯坦丁 諾沃肖洛夫諾沃肖洛夫 安德烈安德烈 海姆海姆 完美的石墨烯是二維的, 它只包括六角元

25、胞(等角六邊形)2.12.1力學(xué)性質(zhì)力學(xué)性質(zhì)比鉆石還要硬比鉆石還要硬Graphene Measurement of the Elastic Properties and Intrinsic Strength of MonolayerGraphene Measurement of the Elastic Properties and Intrinsic Strength of Monolayer Science 321321, 385 (2008);2.22.2電學(xué)性質(zhì)電學(xué)性質(zhì)石墨烯最大的特性是其中電子的運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到了光速的/300，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了電子在一般導(dǎo)體中的運(yùn)動(dòng)速度。這使得石墨烯中的電子，或更準(zhǔn)確地，應(yīng)稱為“載荷子”(electric charge carrier)，的性質(zhì)和相對(duì)論性的中微子非常相似。 碳原子有四個(gè)價(jià)電子，這樣每個(gè)碳原子都貢獻(xiàn)一個(gè)未成鍵的電子，這些電子與平面成垂直的方向可形成軌道，電子可在晶體中自由移動(dòng)，賦予石墨烯良好的導(dǎo)電性。此外，石墨烯是具有零帶隙的能帶結(jié)構(gòu)。2.3半導(dǎo)體性質(zhì)超級(jí)計(jì)算機(jī)芯片超級(jí)計(jì)算機(jī)芯片-目前世上電阻率目前世上電阻率最小的材料，電阻率僅為最小的材料，電阻率僅為10-6 cm在室溫下硅基處理器的運(yùn)行速度達(dá)到在室溫下硅基處理器的運(yùn)行速度達(dá)到