在石墨烯功效與作用中會(huì)不會(huì)存在缺陷

石墨烯缺陷形成原因多樣，形成的位置也多表現(xiàn)為隨機(jī)和不可控性，這就使石墨烯缺陷與性質(zhì)的關(guān)系量化變的較為困難，但即使如此，基于石墨烯潛在的巨大應(yīng)用前景，相關(guān)理論和實(shí)驗(yàn)研究已經(jīng)開(kāi)展起來(lái)。將把石墨烯缺陷對(duì)其性質(zhì)的影響研究分為磁性質(zhì)，電性質(zhì)，力學(xué)性質(zhì)、熱學(xué)性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)五個(gè)方面進(jìn)行論述。

石墨烯缺陷對(duì)其熱學(xué)性能的影響

石墨烯本身具有很大熱導(dǎo)率，約為 5000 W/m·K。缺陷的存在，將使熱導(dǎo)率發(fā)生改變。例如，如果石墨烯中存在點(diǎn)缺陷或者單空穴缺陷，石墨烯熱導(dǎo)率將隨著缺陷濃度的變大而迅速變小為無(wú)缺陷時(shí)的 20 %，有趣的是，當(dāng)缺陷濃度進(jìn)一步提高時(shí)，熱導(dǎo)率減小速度趨緩。對(duì)這種變化規(guī)律的解釋是：石墨烯缺陷濃度低時(shí)，缺陷成為熱流散射中心，這些位置消弱了石墨烯的導(dǎo)熱能力，當(dāng)缺陷逐漸增多時(shí)，缺陷彼此并域，散射中心也彼此交叉，使得散射中心數(shù)目的增長(zhǎng)當(dāng)量減少，石墨烯導(dǎo)熱能力的減弱趨于緩慢。

通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)模擬的手段，也可以研究石墨烯外引入缺陷對(duì)熱導(dǎo)率的影響。例如，研究發(fā)現(xiàn)：當(dāng)石墨烯上某些碳原子變?yōu)?sp雜化，假設(shè)這樣的碳原子仍然保持和其他三個(gè)碳原子相連，另外一個(gè)價(jià)鍵和氫原子相連，那么這種氫原子導(dǎo)致的面外雜原子引入缺陷將使得石墨烯熱導(dǎo)率減小。即使向石墨烯中 2.5 %的碳原子引入這種缺陷，石墨烯的熱導(dǎo)率也將減小 40 %，進(jìn)一步研究還表明，隨機(jī)散亂分布的氫原子缺陷，比集中存在于某一區(qū)域時(shí)對(duì)石墨烯熱導(dǎo)率危害大。