为什么说石墨软 石墨烯硬?

2017-06-08

  石墨是元素碳的一种同素异形体,石墨质软,黑灰色;有油腻感,可污染纸张。硬度为1~2,沿垂直方向随杂质的增加其硬度可增至3~5。石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp2杂化方式形成的蜂窝状平面薄膜,抗拉强度和弹性模量分别为 125 GPa 和 1.1TPa,杨氏模量约为42 N/m2,面积为1m2的石墨烯层片可承受4 kg的质量,其强度约为普通钢的100倍,用石墨烯制成的包装袋,可以承受大约2吨的重量,是目前已知的强度最大的材料。

为什么说石墨软 石墨烯硬?


  为什么说石墨软 石墨烯硬?

  为什么石墨那么软,而石墨烯又表现得那么“硬”呢?浙江大学信息电子工程学院副教授林时胜先容说,其实这里涉及两个不同的概念,一个是强度,这是力学概念,一个是硬度,属于物理概念。

  石墨烯的“硬”,是指强度高,衡量强度的指标是杨氏模量,根据杨氏模量的高低可以把物质分为硬物质和软物质。石墨烯的模量非常高,可达1T帕(压强单位),是材料里最高的,所以石墨烯是硬物质,可以说是很硬。相应的像橡胶这些,模量只有几千帕,就是软物质,很软。

  材料力学上有刚度、强度、韧度、硬度等不同物理概念,这与大家通常讲的硬与软有区别。从通俗意义上说,石墨烯的“硬”指的是石墨烯的强度很好,就是它抗断裂的能力很强,这也和它的韧性很好有关系,因为容易延展而不断裂。模量就是代表了材料能被拉伸的容易程度。

  再说石墨的软,这是物理概念,指的是硬度。硬度的衡量,是用一种材料去破坏另一种材料,被破坏的硬度就小。石墨的片层之间是范德华力,非常弱,只要用固体去划它,都能把它的片层错开,所以石墨很容易被破坏,就是说石墨很软。

  来源:人民网-人民日报

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