李春宏，周信达，韩 伟，冯 斌，朱启华，郑万国

(中国工程物理研究院激光聚变研究中心，四川绵阳 621999)

2004年，英国曼彻斯特大学的Novoselov和Geim利用机械微应力技术(Micromechanical Cleavage)发现了第一种二维材料——石墨烯[1-2]。石墨烯是由sp2杂化的碳原子构成的二维蜂窝状晶体结构，作为石墨的单原子层结构，是构建其他维数碳材料的基本单元。单层石墨烯材料的厚度仅为0.335 nm，可以“卷曲”成零维的碳球(富勒烯)和一维的碳纳米管，多层堆积可以形成石墨烯薄膜、石墨烯纸和石墨。石墨烯的出现使碳质材料实现了从点(零维)、线(一维)、面(二维)到体(三维)的结合，成为包含富勒烯、碳纳米管、石墨烯、金刚石膜、石墨等不同维度碳材料的完整体系[3]。

作为典型的二维材料，石墨烯具有极其优异的性能，例如：单层厚度仅为0.335 nm，比表面积高达2 630 m2/g，力学性能最强(杨氏模量高达1.1 TPa)，热导率最高(3～6 kW/(m·K))，载流子迁移率最高(2×106cm2/(V·s)，是单晶硅的100倍)，电流密度耐性最大(2×109A/cm2，是纯铜的100倍)，光学性质优异(吸收率仅为2.3%，具有锁模特性)[4-6]。随着石墨烯优异性质和独特性能的不断发现，其潜在价值和应用领域被迅速挖掘和扩大。石墨烯优异的电学和光学性质使其有望取代硅基电子器件成为新一代碳基器件而广泛应用于低能耗、高电子迁移率的纳米光电子器件；超高的载流子迁移率和超大的比表面积使其在高灵敏度传感器、反应催化、储氢材料、储能材料和高性能锂离子电池等领域具有非凡的应用潜力；超高的力学性能和化学稳定性使其在复合材料如石墨烯纸等领域有重要的应用前景；……