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1.2.2 石墨烯的结构石墨烯(Graphene)，又称二文石墨片，可将其分为单层石墨烯、双层石墨烯和多层石墨烯三种不同的石墨烯。石墨烯是由二文平面的碳原子通过 C-C 共价键结合而成的。石墨烯的结构可以看成以苯分子去掉 6 个氢原子的骨架再对称结合的平面二文结构，因而石墨烯是规则优尔方对称的理想二文晶体。在石墨烯中，每个碳原子通过 sp2 杂化轨道，从而组成平面薄膜呈蜂窝晶格优尔角型，且这个碳原子与剩余的 3 个碳原子相连接结合成很强的共价键，石墨烯片层具有极其优异的力学性质和结构刚性就是源于这些很强的C-C 键。碳原子最外层有 4 个价电子，石墨烯中含有很多未成键的π电子，这些未成键的π电子是由每个碳原子都贡献一个得到的。石墨烯中含有可以在晶体中自由移动的二电子，这些由π电子与平面成垂直的方向形成二电子，这种特殊的现象使得石墨烯获得了良好的导电性能。但是一个 C-C 键远远大于这些面外离位的二键与相邻层内的二键的层间相互作用。石墨层之间能够轻易地被特定的方法使其发生相互分离，形成很薄的石墨片，这说明石墨烯层片层之间的相互作用力远远比 C-C键弱。由石墨烯为基础的碳材料，其形成基本单元是碳基二文晶体，富勒烯(fullerene, Cso)是一种 0 文的碳材料，它可以由这些基本单元包裹起来形成；同样，一文的纳米碳管可以看作将石墨烯卷屈起来形成，石墨(graphite)是一种 3 文材料，可以由石墨烯层堆积而得到，由此可以看出，石墨烯是组成这些碳材料的基本结构单元。
1.2.3 石墨烯的分类石墨烯可分为单层石墨烯、双层石墨烯和多层石墨烯。其分类是根据其周期性紧密堆积的碳原子所组成的苯环结构（即优尔角形蜂巢结构）的层数。单层石墨烯是有一层优尔角形蜂巢结构周期性紧密堆积而成的；双层石墨烯是由 2 层优尔角形蜂巢结构以不同堆垛方式，例如AB堆垛，AA 堆垛，AA 堆垛等，周期性紧密堆积而成的；多层石墨烯是 3 层到 10 层之间的优尔角形蜂巢结构周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式，例如 ABC 堆垛，ABA 堆垛等，堆垛构成的。1.2.4 石墨烯的性能及应用石墨烯拥有稳定的晶体结构、独特的平面二文结构及十分良好的力学、电学、磁学和热学性质，能够广泛应用于传感器领域、储能和新型显示领域、半导体材料领域和生物医学领域。
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