氧化石墨烯的特性及其在PCB等領(lǐng)域中的應(yīng)用前景

林金堵

本刊名譽主編

氧化石墨烯（Graphene）是石墨烯經(jīng)氧化而得到的產(chǎn)品，石墨烯經(jīng)氧化后使石墨烯上形成含有氧化官能團（=O、-COOH、-OH等），正是這些具有環(huán)氧基、羧基和羥基等的官能團使氧化石墨烯比起石墨烯具有更高的活潑性，因此能與各種有機物聚合反應(yīng)或無機物作用形成特有性能，而成為一類新型的碳材料，這些氧化石墨烯聚合物類復(fù)合材料和無機類復(fù)合材料具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用前景。

1 氧化石墨烯

氧化石墨烯（Graphite Oxide）是石墨烯經(jīng)氧化而得到的，而石墨烯是石墨經(jīng)機械剝離或化學(xué)方法等來制造的，它們的結(jié)構(gòu)和特性是彼此相關(guān)的，石墨烯的基本特性基礎(chǔ)是來自石墨，而氧化石墨烯的基本特性基礎(chǔ)是來自石墨烯，因此要了解它們的內(nèi)在關(guān)系。

1.1 石墨的結(jié)構(gòu)和特性

石墨是由碳原子形成的正六角形的晶格架的層狀（二維）結(jié)構(gòu)：（1）層內(nèi)碳原子是以共價鍵結(jié)合的，每個碳原子放出一個“自由電子”，所以是導(dǎo)電導(dǎo)、導(dǎo)熱的；（2）由于它是碳原子按照正六邊（角）形和“共價鍵”形成的牢固結(jié)構(gòu)，其熔點高達3850 ℃，熱穩(wěn)定性非常好；（3）層間距離為340 pm（皮米，10-12米），而層內(nèi)碳原子距離為142 pm，所以層間結(jié)合是分子力結(jié)合的，其結(jié)合力弱，可剝離；（4）熱膨脹系數(shù)很小，強度隨溫度升高而增加，到2000 ℃時其強度增加1倍，用于耐熱是理想材料。

1.2 石墨烯的結(jié)構(gòu)和特性

石墨烯的層與層之間是以一般結(jié)合（分子）力而堆疊的，所以較容易分開“層”來，因此石墨烯是可以用機械等方法從石墨中分層而得到的，如我們使用鉛筆（石墨芯）寫字、繪畫等在白紙留下淡淡的顏色就是在“制造石墨烯”，而顏色深厚就是多層石墨烯或石墨?！?br>