人造石墨烯与天然石墨烯的区别主要体现在以下几个方面:
原子排列和晶格结构
天然石墨烯:是由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。它的晶格中原子的位置是固定的,具有固定的原子排列。
人造石墨烯:其晶格的间距和配置可以在很大的区间内自由设定,因此可以具有不同的电子属性和性能。
制备方法
天然石墨烯:最早是通过机械剥离石墨薄片的方法得到的,即所谓的“石墨烯片”。这种方法虽然可以得到高质量的材料,但难以实现大规模生产。
人造石墨烯:可以通过多种方法制备,包括化学气相沉积(CVD)、湿化学法等。这些方法可以生产出具有不同性能的石墨烯,并且更容易实现大规模生产。
性能和应用
天然石墨烯:具有优异的光学、电学、力学特性,被认为是一种未来革命性的材料。但由于其带隙为零,无法实现电流的完全关闭,这在某些电子应用中是一个限制因素。
人造石墨烯:可以设计出具有特定电子属性的器件,例如具有非相对论性电子的奇异性质,使其在半导体加工技术中具有多功能性应用前景。
生产成本和可扩展性
天然石墨烯:虽然性能优异,但其生产过程复杂且成本较高,限制了其大规模应用。
人造石墨烯:通过化学气相沉积等方法可以大规模生产,具有更高的可扩展性和成本效益。
综上所述,天然石墨烯和人造石墨烯在原子排列、晶格结构、制备方法、性能和应用以及生产成本等方面存在显著差异。人造石墨烯通过人为设计和控制晶格结构,可以实现更多优异的性能和更广泛的应用。