人工石墨和石墨烯的区别主要体现在结构、物理性质、制备方法和应用领域等方面,具体对比如下:
一、结构差异
石墨烯 是由单层碳原子以sp²杂化轨道组成的六角形蜂巢状二维晶体,具有极低的层间距(仅约0.34nm)。
人工石墨
是通过高温高压工艺从无烟煤、焦炭等原料制得的层状碳材料,由多层石墨烯叠加而成,层间距较大。
二、物理性质对比
| 性质 | 石墨烯 | 人工石墨 |
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| 导电性 | 优异导电性,电子迁移率极高 | 良好导电性,但低于石墨烯 |
| 热导率 | 当前最高,可达5000W/(m·K)| 较高,但低于石墨烯 |
| 机械强度 | 已知最高材料之一,韧性极佳| 较高,但远逊于石墨烯 |
| 密度 | 约2.2g/cm³ | 约2.7g/cm³(高纯度) |
| 光学透明度 | 几乎透明,光吸收率仅2.3%| 不透明 |
三、制备方法
石墨烯: 可通过机械剥离(如胶带剥离法)、化学气相沉积(CVD)、氧化还原法等制备。 人工石墨
四、应用领域
石墨烯:
能源:超级电容器、锂离子电池电极;
电子:高速晶体管、传感器;
生物医学:药物传递系统。
人工石墨:
工业:电极材料(如电弧炉电极)、润滑剂、耐火材料;
日常:铅笔芯、干电池。
五、其他关键差异
化学活性:石墨烯表面碳原子活性高,易与其他物质反应;人工石墨化学性质相对稳定。
厚度:石墨烯单层厚度仅1原子层,人工石墨为多层叠加结构。
综上,石墨烯是人工石墨的“单层版”,两者在材料科学中各有侧重,前者因独特的物理性质在高科技领域具有广阔应用前景,后者则凭借成熟工艺在工业领域占据重要地位。