本文为大家主要盘点石墨烯及碳纳米材料领域的部分专家，供大家参考，排名不分先后，如有遗漏欢迎补充指正。

　　石墨烯发现者、2010年诺贝尔奖获得者、欧盟石墨烯旗舰计划战略委员会主任。

　　主要从事低维材料与纳米器件、分子自组装以及电化学研究。发展了纳米碳材料的化学气相沉积生长方法学，建立了精确调控碳纳米管、石墨烯等碳材料结构的系列生长方法，发明了碳基催化剂、二元合金催化剂等新型生长催化剂，提出了新的碳纳米管“气-固”生长模型等。

　　主要从事石墨烯及新型二维固态半导体电子及光电子材料与器件探讨；纳米技术在固态电子材料和器件中的应用（如扫描探针显微术和近场显微术，纳米材料和器件构筑与表征）等。

　　主要从事新型强润一体化以及耐磨蚀薄膜材料及其航空航天和船舶领域应用研究工作。前不久其所在团队成功突破石墨烯改性防腐涂料研发及应用的技术瓶颈，开发出拥有自主知识产权的新型石墨烯改性重防腐涂料等。

　　主要研究方向有三维碳烯的拓扑Node-Line物性；结构与高压相变；表面吸附与重构；金属的高温非谐效应等理论计算研究等。

　　主要研究方向为石墨烯等二维原子晶体材料的制备、物性与应用：高质量石墨烯及其宏观体材料的CVD控制制备；高品质石墨烯的化学法规模化制备；石墨烯在锂离子电池和超级电容器方面的应用；石墨烯在柔性光电器件和储能器件方面的应用探索；石墨烯在热管理、功能涂层、复合材料等方面的规模应用等。

　　主要研究方向：化学气相沉积法（CVD）生长石墨烯薄膜与其它二维原子层材料、石墨烯/高分子复合材料、三维石墨烯结构、以及在热管理、传感器、能源领域的应用等。

　　主要从事二维纳米石墨烯的合成研究，宏量制备高质量二维石墨烯材料研究，合成水溶和油溶可加工石墨烯研究，基于石墨烯的二维纳米能源材料和电子器件研究，基于石墨烯电极材料在太阳能电池和场效应晶体管器件的应用研究，可控纳米结构功能碳材料、有机/无机杂化材料的设计合成及其在能源储存和转化的应用研究（主要基于超级电容器，锂离子电池，光解水，燃料电池电极材料和催化剂的研究）等。

　　有机纳米大分子（树枝状聚合物、柱状聚合物刷及其它复杂结构/构造聚合物）： 设计、合成、组装及应用；无机纳米材料的高分子化；生物--纳米化学、材料与器件；石墨烯纤维等方面的研究等。

　　炭材料科学家，中国科学院院士，第三世界科学院院士，中国科学院金属研究所研究员。

　　主要从事先进炭材料的研究，促进了碳纳米管的研究与应用。制备出石墨烯三维网络结构材料、毫米级单晶石墨烯，发展了石墨烯材料的宏量制备技术等。

　　高分子化学、物理化学专家，中国科学院院士。中国科学院化学研究所有机固体重点实验室研究员，苏州大学材料与化学化工学部特聘教授。

　　主要研究领域为碳纳米管、石墨烯片。长期从事碳纳米材料的生长合成、物理性质研究、纳米电子器件研发，以及纳米生物医学以及能源材料等方面的研究，是国际碳纳米材料研究领域的领军人物之一。

　　主要研究方向为石墨烯及其他新型碳材料的制备和表征；纳米材料的光电转换特性；高性能能量转换和存储器件研究等。

　　主要研究方向为富碳纳米材料的构建与结构控制；高性能富碳纳米材料；富碳纳米材料在能源与环境领域的应用；重点研究以高效、清洁能源为应用背景的多功能富碳纳米材料的设计、制备、组装及其化学及物理性质的调节和控制等。

　　长期潜心从事金属基复合材料制备及研究工作，近几年主要致力于纳米颗粒增强金属基复合材料的高品质制备技术及微观机制研究，在石墨烯增强金属基复合材料方面已申报多项技术发明专利并发表多篇论文。

　　主要从事材料化工、能源化工、多相催化等方面的研究，涉及碳素、碳纳米材料等。

　　著名石墨烯专家、韩国基础科学研究院多尺度碳材料研究中心主任、韩国蔚山国立科技大学教授。在材料领域尤其在碳纳米材料领域有着深厚的造诣，曾经在金刚石、富勒烯、纳米碳管和石墨烯领域做出了多项杰出工他领导的研究小组最早研究了氧化石墨烯的制备与应用（Nature2006）、利用铜基底生长单层石墨烯薄膜（Science2009）并得到了厘米尺度石墨烯单晶（Science 2013）。

　　冯冠平先生致力于石墨烯的产业化发展，从全世界带回70多名石墨烯领域的人才，成立了30多家石墨烯企业，被誉为“中国石墨烯产业奠基人”。

　　ICREA研究员，加泰罗尼亚纳米科学与技术研究所（icn2）纳米理论与计量组组长，理论物理学家

　　主要研究方向为石墨烯及其他二维材料的制备研究；石墨烯复合材料及相应产品的制备；聚合物复合材料的制备及性能研究等。

　　主要研究领域为石墨烯制备及其在储能、高分子复合材料、纤维复合材料等方面的应用等。

　　主要研究领域涉及石墨烯和二维纳米材料分散体，油墨和涂料的开发以及它们在复合材料领域中的应用。基于Felice Torrisi博士的研究成果在印刷柔性/可拉伸电子和光电子器件中有良好的应用。

　　主要从事导电高分子与氧化物材料的研究，并开发其在燃料电池，锂电池和超级电容器等领域的应用。

　　其团队研究涵盖石墨烯化学，材料科学，工程学，生物学，纳米应用医药学等多个学科，以及新纳米材料的研究工艺与设备，旨在解决健康、环境和农业等方面的现实问题。

　　发展了溶解碳纳米材料（碳纳米管，石墨烯等）的方法，特别是熵驱动的热力学与解离，最重要的是溶解过程无需超声。

　　石墨烯是继富勒烯、碳纳米管之后发现的一种具有二维平面结构的碳纳米材料,它自2004年发现被以来，成为凝聚态物理与材料科学等领域的一个研究热点。石墨烯是目前发现的唯一存在的二维自由态原子晶体, 它是构筑零维富勒烯、一维碳纳米管、三维体相石墨等sp2 杂化碳的基本结构单元, 具有很多奇异的电子及机械性能。因而吸引了化学、材料等其他领域科学家的高度关注。本文简要介绍了石墨烯的性能特点、制备方法，365wm完美体育官网着重对石墨烯纳米复合材料进行了介绍，对石墨烯纳米材料的制备方法、理化性质、及应用前景进行了详细介绍。关键词：石墨烯纳米材料复合物特性制备应用 引言：

　　石墨烯自2004年被发现以来，因其优异的电学、力学、热学、光学等性能，已经深深地影响了物理、化学和材料学领域，被广泛应用于复合材料、纳米电子器件、能量储存、生物医学和传感器等范围，表现出巨大的潜在应用前景。石墨烯是近年来发现的新型碳纳米材料，它基本具有碳材料的所有优点，而且还拥有更高的比表面积和导电率，能够克服碳纳米管的一些缺陷，使其成为了一个非常理想的纳米组合成分来制备石墨烯的复合材料。自从石墨烯被发现以来，越来越多科学家开始关注基于石墨烯的复合材料的研究。目前，石墨烯的复合材料己在催化、储能、生物、医药等领域展现出优越的性质和潜在的应用价值。例如，将石墨烯添加到高分子中，可以提高高分子材料的机械性能和导电性能；通过石墨烯与许多不同结构和性质的纳米粒子进行复合，制备出新型石墨烯

　　石墨烯稳定的晶格结构使碳原子具有优秀的导电性。石墨烯中的电子在轨道中移动时，不会因晶格缺陷或引入外来原子而发生散射。由于原子间作用力十分强，在常温下，即使周围碳原子发生挤撞，石墨烯中电子受到的干扰也非常小。

　　石墨烯集成电路石墨烯是人类已知强度最高的物质，比钻石还坚硬，强度比世界上最好的钢铁还要高上100倍。哥伦比亚大学的物理学家对石墨烯的机械特性进行了全面的研究。他们选取了一些10—20微米的石墨烯微粒。研究人员先是将这些石墨烯样品放在了一个表面被钻有小孔的晶体薄板上，这些孔的直径在1—1.5微米之间。之后，他们用金刚石制成的探针对这些放置在小孔上的石墨烯施加压力，以测试它们的承受能力。

　　在石墨烯样品微粒开始碎裂前，它们每100纳米距离上可承受的最大压力居然达到了大约2.9微牛。据科学家们测算，这一结果相当于要施加55牛顿的压力才能使1米长的石墨烯断裂。如果用石墨烯制成包装袋，那么它将能承受大约两吨重的物品。

　　当输入的光波强度超过阈值时，这独特的吸收性质会开始变得饱和。这种非线性光学行为称为可饱和吸收，阈值称为饱和流畅性。给予强烈的可见光或近红外线激发，因为石墨烯的整体光波吸收和零能隙性质，石墨烯很容易就变得饱和。石墨烯可以用于光纤激光器的锁模运作。用石墨烯制备成的可饱和吸收器能够达成全频带锁模。由于这特殊性质，在超快光子学里，石墨烯有很广泛的应用空间。

　　科学家认为石墨烯会是理想的自旋电子学材料，因为其自旋-轨道作用很小，而且碳元素几乎没有核磁矩。使用非局域磁阻效应，可以测量出，在室温状况，自旋注入于石墨烯薄膜的可靠性很高，并且观测到自旋相干长度超过1微米。使用电闸，可以控制自旋电流的极性。

　　石墨烯中电子间以及电子与蜂窝状栅格间均存在着强烈的相互作用。科学家借助了美国劳伦斯伯克利国家实验室的“先进光源（ALS）”电子同步加速器。这个加速器产生的光辐射亮度相当于医学上X射线亿倍。科学家利用这一强光源观测发现，石墨烯中的电子不仅与蜂巢晶格之间相互作用强烈，而且电子和电子之间也有很强的相互作用。

　　由于石墨烯具有高强度、高电导率、高比表面积，用其对聚合物材料进行改性有望得到高性能的聚合物基复合材料，使复合材料具有高电导率、高强度、高热稳定性并具有一定的阻燃性，进一步扩大聚合物材料的应用范围。

　　先按照目标制备出表面改性的石墨烯，使其具有亲油或亲水性；再讲改性石墨烯与聚合物材料进行复合制备聚合物基/石墨烯复合材料。改性后的石墨烯可以更好地分散于聚合物基体中。此用途的石墨烯可取代价格昂贵的碳纳米管来填充聚合物，使聚合物基复合材料的性能及因公得到进一步提高。

　　石墨烯/无机物纳米材料是石墨烯与无机物复合的纳米材料，它兼具石墨烯与复合的无机物的优良特性。如：①石墨烯/SiO2纳米复合材料，它的电导率比石墨烯增大了很多，透射率也很好；②石墨烯/Pt纳米复合材料，它的催化效果比单纯的Pt要好很多，也可用于制作电极，效果也很好；③石墨烯/TiO2纳米复合材料，它的电阻约为原来的1/8，用于电的传输时，可以大大的减少电的损耗。

　　石墨烯/聚合物纳米材料是石墨烯与聚合物复合的纳米材料，它兼具石墨烯与复合的聚合物的优良特性。如：①改性石墨烯/PMMA纳米复合材料，与PMMA相比，其弹性模量增加30%，硬度增加了5%；②石墨烯/聚苯乙烯(PS)纳米复合材料，它的电逾渗阀值与相同体积比的单壁碳纳米管(SWCNT)相当，而且分别SWCNT/聚酰亚胺和SWCNT/聚对亚苯基乙炔基的2倍到4倍；③石墨烯/泡沫有机硅纳米复合材料，它与未添加石墨烯的泡沫有机硅相比，石墨烯(0.25%)/泡沫有机硅纳米复合材料的起始分解温度提高了16OC，热分解终止温度提高了50OC，而且热降解速率也变慢了。

　　石墨烯本身作为一种新型碳纳米材料，由于其特殊的结构特性使其在电学、力学、热学、光学等方面具有优异的性能，如量子霍尔效应、量子隧穿效应等。由于具有独特的纳米结构和优异的性能，石墨烯可应用于许多的先进材料与器件中，如薄膜材料、储能材料、液晶材料、机械谐振器等；石墨烯是单层石墨，原料易得，所以价格便宜，不像碳纳米管那样价格昂贵，因此石墨烯有望代替碳纳米管成为聚合物基碳纳米复合材料的优质填料。

　　石墨烯纳米复合材料是在石墨烯的基础上添加上具有特定性能的聚合物或无机物，使其在某一方面或某几方面具有更加优异的特性。这使得它在很多领域都有广阔的应用前景。石墨烯的优秀特性加上聚合物或无机物而形成的石墨烯纳米复合材料将实现高效、经济、环保等技术追求，这将迎来材料界的新革命。参考文献：

　　（1）杨常玲,刘云芸,孙彦平.石墨烯的制备及其电化学性能［J］.电源技术 ,2010,34(2):177－180．（2）谢普,于杰,秦军.石墨烯的制备与表征［J］．贵州化工,2010,35(4):20－22．

　　（3）张好斌,杨勇,卢朝晖.微孔PMAA/石墨烯导电纳米复合材料的制备与结构［C］/ /中国天津2009年全国高分子学术论文报告会．天津,2009．

　　（4）黄毅,梁嘉杰,张龙.石墨烯功能复合材料的制备及应用［C］/ /中国化学会第 27 届学术年会中日青年化学家论坛．北京:，2010．

　　（5）杨波，唐建国,刘继宪.石墨烯/苯丙乳液复合导电膜的制备［J］.涂料工业,2010,40(9):5－8．

　　（6）张晓艳,李浩鹏,崔晓莉.TiO2/石墨烯复合材料的合成及光催化分解水产氢活性［J］．无机化学学报2009,25(11):1903－1907

　　随着对石墨烯的研究的深入，石墨烯经历了艰难的寻找制备手段，到现在的丰富的制备方法，目前比较热门的制备方法有，撕胶带法/轻微摩擦法，最普通的是微机械分离法，直接将石墨烯薄片从较大的晶体上剪裁下来；碳化硅表面外延生长，该法是通过加热单晶碳化硅脱除硅，在单晶(0001)面上分解出石墨烯片层；金属表面生长，主要是利用生长基质原子结构“种”出石墨烯；氧化减薄石墨片法，即石墨烯也可以通过加热氧化的办法一层一层的减薄石墨片，从而得到单、双层石墨烯，等等。对于研究的性质也有很多方面，比如，原结构，电子性质，这里主要是电子传输；光学性质；自旋传输；异常量子霍尔效应；石墨烯氧化物；化学改性；热性能；机械性能等。当然，石墨烯潜在应用也有很多，作为研究磁光方向的研究生，当然关注的是电子性质和光学性质，下面就主要探讨这两个方面。

　　下面我先讨论一下电子性质。石墨烯的性质与大多数常见的三维物质不同，纯石墨烯是一种半金属或零能隙半导体。理解石墨烯的电子结构是研究其能带结构的起始点。科学家根据石墨烯能带结构图，很早就察觉，对于低能量电子，在二维的六角形布里渊区的六个转角附近，能量-动量关系是线性关系：，其中，是能量，是约化普朗克常数，与分别为波矢量的x-轴分量与y-轴分量。

　　是费米速度，这引至电子和空穴的有效质量（effective mass）都等于零。1,2因为这线性色散关系，电子和空穴在这六点附近的物理行为，好似由狄拉克方程描述的相对论性自旋1/2粒子。2所以，石墨烯的电子和空穴都被称为狄拉克费米子，布里渊区的六个转角被称为“狄拉克点”，又称为“中性点”。在这位置，能量等于零，载子会从空穴变为电子，从电子变为空穴。

　　电子传输测量结果显示，在室温状况，石墨烯具有惊人的高电子迁移率（electron mobility），其数值超过15,000 cm2V−1s−1。从测量得到的电导数据的对称性显示，空穴和电子的迁移率应该相等。在10K和100K之间，迁移率与温度几乎无关，3可能是受限于石墨烯内部的缺陷所引发的散射。在室温和载子密度为1012cm−2时，石墨烯的声子散射体造成散射，将迁移率上限约束为200000cm2V−1s−1。与这数值对应的电阻率为10−6Ω·cm，稍小于银的电阻率1.59 ×10−6Ω·cm。在室温，电阻率最低的物质是银。所以，石墨烯是很优良的导体。对于紧贴在氧化硅基板上面的石墨烯而言，与石墨烯自己的声子所造成的散射相比，氧化硅的声子所造成的散射效应比较大，这约束迁移率上限为40000cm2V−1s−1。4

　　虽然在狄拉克点附近，载子密度为零，石墨烯展示出最小电导率的存在，大约为数量级。造成最小电导率的原因仍旧不清楚。但是，石墨烯片的皱纹或在SiO2基板内部的离子化杂质，可能会引使局域载子群集，因而容许电传导。有些理论建议最小电导率应该为

　　数量级，而且与杂质浓度有关。在石墨烯内嵌入化学掺杂物可能会对载子迁移率产生影响，做实验可以侦测出影响程度。365wm完美体育官网曾经有人将各种各样的气体分子（有些是施体有些是受体）掺入石墨烯，他们发觉，甚至当化学掺杂物浓度超过1012cm−2时，载子迁移率并没有任何改变。5另一组实验者将钾掺入处于超高真空（ultra high vacuum）、低温的石墨烯，他们发现钾离子的物理行为与理论相符合，迁移率会降低20倍。假若，将石墨烯加热，除去钾掺杂物，则迁移率降低效应是可逆的。

　　由于石墨烯的二维性质，科学家认为电荷分数化（低维物质的单独准粒子的表观电荷小于单位量子）会发生于石墨烯。因此，石墨烯可能是制造量子计算机所需要的任意子元件的合适材料。2.光学性质

　　最后我们了解一下石墨烯中的光学性质。根据理论推导，悬浮中的石墨烯会吸收的白光；其中是精细结构常数。一个单原子层物质不应该有这么高的不透明度（opacity），单层石墨烯的独特电子性质造成了这令人惊异的高不透明度。更令人诧异的是，这不透明度只与精细结构常数有关，而精细结构常数通常只出现于量子电动力学，很少会在材料学领域找到它。由于单层石墨烯不寻常的低能量电子结构，在狄拉克点，电子和空穴的圆锥形能带（conical band）会相遇，因而产生高不透明度结果。实验证实这结果正确无误，石墨烯的不透明度为，与光波波长无关。但是，由于准确度不够高，这方法不能用来决定精细结构常数的度量衡标准。

　　近来，有实验示范，在室温，通过施加电压于一个双闸极双层石墨烯场效晶体管，石墨烯的能隙可以从0 eV调整至0.25 eV，大约5微米波长。6通过施加外磁场，石墨烯纳米带的光学响应也可以调整至太赫兹频域。7 3.总结

　　石墨烯作为一个新型材料，其独特的二维的六角形型结构，使得石墨烯的电子和空穴都可看做狄拉克费米子，六角处能量等于零，载子从空穴变为电子，从电子变为空穴。另外，由于石墨烯的二维性质，使得石墨烯中很可能发生电荷分数化（低维物质的单独准粒子的表观电荷小于单位量子），这样石墨烯就可能是制造量子计算机所需要的任意子元件的合适材料。单层石墨烯的独特电子性质造成了令人惊异的高不透明度；另外，通过施加外磁场，石墨烯纳米带的光学响应也可以调整至太赫兹频域。石墨烯这些独特的电子性质和光学性质，为我们打开了研究物性和新型材料的大门。

　　继2008年在英国Chem Comm发表特写论文（Feature Article）后，受美国化学会《化学研究报告》（Accounts of Chemical Research）邀请，中科院大连化学物理研究所潘秀莲研究员和包信和院士等近日撰写综述文章，详细报道在限域催化领域研究最新进展，完整诠释由该研究组发展起来的纳米限域催化新概念（Acc.Chem.Res.DOI 10.1021/ar100160t）。

　　碳纳米管可认为是石墨烯片层按一定规则卷曲形成纳米级管状结构的孔材料，是自上世纪90年代以来被广泛研究的碳材料家族中的重要成员。由于构成碳纳米管管壁的石墨片层具有一定的曲率，致使大π键发生畸变，管内外电子分布发生变化，管壁附近的电荷发生分离，从而形成了一种由管内指向管外的表观静电场。

　　包信和院士带领的研究小组，在大量系统、深入的实验和理论研究基础上，发明了一系列在管径小于10nm的多壁和单双壁碳纳米管内高效组装纳米金属和金属氧化物催化剂的新技术，并从理论和实验上充分证实了管腔不仅可以从几何上控制金属颗粒尺度，获得和稳定高分散的纳米催化剂粒子；而且纳米碳管管壁的卷曲结构导致的管腔内电子环境畸变，一方面改变了反应分子和产物在管道内的吸附和扩散行为，更重要的是修饰了限域在管腔内的催化剂纳米粒子的电子特性以及相关的催化性能。

　　近年来，这些概念在该研究组和国内外其他研究组包括合成气催化转化制液体燃料、乙醇合成、低碳烯烃合成、氨合成、氨分解、碳氢化合物的选择加氢、燃料电池电催化以及选择氧化反应等一系列催化体系中得到了初步验证。该研究小组的部分结果相继发表在Nature Materials，Journal of American Chemical Society 和Energy & Environmental Science 等相关刊物，并先后申报多件发明专利，初步形成了一个较为完整的概念体系，被国际同行评价为 “一个非常重要的发现，应该具有普遍意义和广泛应用”，“这个概念为调变金属催化剂的反应性能提供了一条新途径，而且这种作用可能推广并应用于更多的反应体系中”。

　　石墨烯是新材料中最为“时髦”的一员。它具有超硬、最薄、负电子的特征，有很强的韧性、导电性以及导热性。这使其能够广泛应用于电子、航天、光学、储能、生物医学等众多领域，拥有巨大的产业发展空间。

　　因此，石墨烯在2004年被发现后就迅速引发全球范围内的研究热。近年来我国在石墨烯研发应用方面的研究不断加强，各地政府和有关机构加大力度扶持和推动石墨烯产业化发展。

　　2013年6月，内蒙古石墨烯材料研究院正式成立。这是我国首个与石墨烯材料相关的综合性研究机构和技术开发中心。

　　2013年7月13日，在中国产学研合作促进会的支持下，中国石墨烯产业技术创新战略联盟正式成立。该联盟已向有关部门上报了无锡、青岛、宁波、深圳四个地方，作为石墨烯产业研发示范基地。江苏省、山东省等省级石墨烯联盟已于2013年陆续成立。

　　2013年12月18日，无锡市发布《无锡石墨烯产业发展规划纲要》，规划建立无锡石墨烯产业发展示范区和无锡市石墨烯技术及应用研发中心、江苏省石墨烯质量监督检验中心。力争把无锡市打造成国家级石墨烯产业应用示范基地和具有国际竞争力的石墨烯产业发展示范区。

　　与此同时，上海浦东新区也正筹备建立临港石墨烯产业园区，并力争国家石墨烯检验监测中心落户浦东。

　　石墨烯产业遍地开花。据记者了解，目前，无锡市已设立2亿元专项资金，通过补贴、配套、奖励、跟进投资、股权投资等方式，进一步扶持石墨烯产业发展；宁波为了扶持石墨烯产业发展，也拿出了千万元以上的扶持资金。业内人士表示，作为一种理想的替代型材料，石墨烯一旦实现产业化其产值至少在万亿元以上。

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