石墨烯基础知识简介

1.石墨烯（Graphene）的结构

石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢状晶格的平面薄膜，是一种只有一个原子层厚度的二维材料。如图1.1所示，石墨烯的原胞由晶格矢量a1和a2定义每个原胞内有两个原子，分别位于A和B的晶格上。C原子外层3个电子通过sp2杂化形成强σ键（蓝），相邻两个键之间的夹角120°，第4个电子为公共，形成弱π键（紫）。石墨烯的碳-碳键长约为0.142nm，每个晶格内有三个σ键，所有碳原子的p轨道均与sp2杂化平面垂直，且以肩并肩的方式形成一个离域π键，其贯穿整个石墨烯。

如图1.2所示，石墨烯是富勒烯（0维）、碳纳米管（1维）、石墨（3维）的基本组成单元，可以被视为无限大的芳香族分子。形象来说，石墨烯是由单层碳原子紧密堆积成的二维蜂巢状的晶格结构，看上去就像由六边形网格构成的平面。每个碳原子通过sp2杂化与周围碳原子构成正六边形，每一个六边形单元实际上类似一个苯环，每一个碳原子都贡献一个未成键的电子，单层石墨烯的厚度仅为0.335nm，约为头发丝直径的二十万分之一。

图 1.1（a）石墨烯中碳原子的成键形式（b）石墨烯的晶体结构。

图1.2石墨烯原子结构图及它形成富勒烯、碳纳米管和石墨示意图石墨烯按照层数划分，大致可分为单层、双层和少数层石墨烯。前两类具有

相似的电子谱，均为零带隙结构半导体（价带和导带相较于一点的半金属），具有空穴和电子两种形式的载流子。双层石墨烯又可分为对称双层和不对称双层石墨烯，前者的价带和导带微接触，并没有改变其零带隙结构；而对于后者，其两片石墨烯之间会产生明显的带隙，但是通过设计双栅结构，能使其晶体管呈示出明显的关态。

单层石墨烯（Graphene）：指由一层以苯环结构（即六角形蜂巢结构）周期性紧密堆积的碳原子构成的一种二维碳材料。

双层石墨烯（Bilayer or double-layer graphene）：指由两层以苯环结构（即六角形蜂巢结构）周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式（包括AB堆垛，AA堆垛，AA‘堆垛等）堆垛构成的一种二维碳材料。

少层石墨烯（Few-layer or multi-layer graphene）：指由3-10层以苯环结构（即六角形蜂巢结构）周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式（包括ABC 堆垛，ABA堆垛等）堆垛构成的一种二维碳材料。

石墨烯（Graphenes）：是一种二维碳材料，是单层石墨烯、双层石墨烯和少层石墨烯的统称。

由于二维晶体在热力学上的不稳定性，所以不管是以自由状态存在或是沉积在基底上的石墨烯都不是完全平整，而是在表面存在本征的微观尺度的褶皱，蒙特卡洛模拟和透射电子显微镜都证明了这一点。这种微观褶皱在横向上的尺度在8~10nm 范围内，纵向尺度大概为 0.7~1.0nm。这种三维的变化可引起静电的产生，所以使石墨单层容易聚集。同时，褶皱大小不同，石墨烯所表现出来的电学及光学性质也不同。

图1.3 单层石墨烯的典型构象

除了表面褶皱之外，在实际中石墨烯也不是完美存在的，而是会有各种形式的缺陷，包括形貌上的缺陷（如五元环，七元环等）、空洞、边缘、裂纹、杂原子等。这些缺陷会影响石墨烯的本征性能，如电学性能、力学性能等。但是通过一些人为的方法，如高能射线照射，化学处理等引入缺陷，却能有意的改变石墨烯的本征性能，从而制备出不同性能要求的石墨烯器件。

2.石墨烯的性质

2.1 力学特性

在石墨烯二维平面内,每一个碳原子都以σ键同相邻的三个碳原子相连,相邻两个键之间的夹角120°，键长约为0.142nm,这些C-C键使石墨烯具有良好的结构刚性，石墨烯是世界上已知的最牢固的材料,其本征（断裂）强度可达130GPa,是钢的 100多倍,杨氏（拉伸）模量为1100GPa。如此高强轻质的薄膜材料,有望用于航空航天等众多领域。

2.2 电学特性

石墨烯的每个晶格内有三个σ键，所有碳原子的p轨道均与sp2杂化平面垂直，且以肩并肩的方式形成一个离域π键，其贯穿整个石墨烯。π电子在平面内可以自由移动,使石墨烯具有良好的导电性石墨烯独特的结构使其具有室温半整数量子霍尔效应，双极性电场效应，超导电性，高载流子率等优异的电学性质，其载流子率在室温下可达到 1.5×104 cm2.V?1.S?1。

图

重叠

当绝对零度下，半导体的价带是满带（完全被电子占据）

106）

子-空穴对，则电子，空穴能自由移动成为自由载流子。它们在外电场作用下产生定向运动形成宏观电流，分别成为电子导电和空穴导电。

石墨烯的每一单位晶格有 2 个碳原子,导致其在每个布里渊区有两个等价锥形相交点(K和K′)点，再相交点附近其能量于波矢量成线性关系

E=?U F K=?U F√K x2+K y2（2.1）E：能量，?：约化普朗克常数，U F：费米速度，1*106m/s，K x，K y分别是波矢量再X-和Y-轴的分量。因此，使得石墨烯中的电子和空穴的有效质量均为零，所有电子，空穴被称为狄拉克费米子。相交点为狄拉克点，在其附近能量为零，古石墨烯的带隙（禁带）为零。石墨烯独特的载流子特性和无质量的狄拉克费米子属性使其能够在室温下观测到霍尔效应和异常的半整数量子霍尔效应（当电流垂直于外磁场通过导体时，在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面会出

现电势差）。表明了其独特的载流子特性和优良的电学性质。

石墨烯的室温载流子迁移率实测值达15000cm2/V·s(电子密度1013cm2)。散射机制

在一定温度下,即使没有外加电场,半导体中的大量载流子也在永不停息的作着无规则的、杂乱无章的热运动。载流子在运动时,便会不断的与热振动着的晶格或半导体中电离子的杂质离子发生碰撞,使载流子速度的大小及方向发生改变。也就是说载流子在运动中受到了散射。当有外电场作用时,一方面,载流子在电场力的作用下作定向运动;另一方面,载流子仍不断的遭到散射,使其运动方向不断的改变。载流子就是在外力和散射的双重影响下,以一定的平均速度沿力的方向漂移。

众所周知,在具有严格周期势场的晶体中,载流子不会遭到散射。载流子遭到散射的根本原因就是这种周期势场被破坏。在实际的晶体中,除了存在周期势场外还存在一个附加势场,从而使周期势场发生变化。由于附加势场的作用,就会使能带中的载流子发生在不同状态间的跃迁。例如,原来处于状态的载流子遭到散射后以一定的几率跃迁到各种其他的状态。

晶体电子可看成是处于晶体原子所构成的晶格周期性势场之中的微观粒子，此势场的形式就决定了晶体电子的能量状态—能带。此即意味着晶体电子的状态（用电子波的波矢k表征）由晶格周期性势场决定，即规则排列的晶体原子，就决定着由许多波矢k表征的晶体电子的状态。

因为载流子散射就是载流子的动量发生改变的现象，也就是波矢k（晶体动量，大小为波长的倒数）发生改变的现象；而规则排列的原子构成的晶格周期性势场只是决定晶体电子的稳定状态，而不会引起状态的变化。故可以说，在完整的晶格周期性势场中运动的电子不会遭受散射。因此，规则排列的晶体原子不会散射载流子。

规则排列的晶体原子不散射载流子的情况，也可以用电子波在晶体中的传播概念来理解。因为电子在晶体中的运动，实际上就是电子波在晶体中的传播；而规则原子构成的许多晶面都可以反射电子波，而各个反射波之间干涉的结果，除了某一定波长的电子波因满足Bragg反射最大的条件、而不能传播以外，其余的电子波都可以在晶格中很好地传播，从而相应的这些电子并不遭受散射。

而在晶体中不能传播的电子波的波矢，正好是Brillouin 区边缘的那种波矢

（状态），即这种状态是不存在的。在能量上，Brillouin 区边缘就对应于禁带；

Brillouin 区内部的波矢所对应的就是容许带（能带）。因此，处于能带中的晶

体电子，不会受到晶格的反射，即不会受到晶体原子的散射。

总之，规则排列的晶体原子、亦即相应的晶格周期性势场不会散射载流子。

可以想见，不是规则排列的晶体原子、亦即不是完整的晶格周期性势场就必将散

射载流子。换句话说，在完整晶格周期性势场之上的任何附加势场，对于晶体中

的载流子都将要产生散射作用。

所以，电子在石墨烯中传输时不易发生散射，表明石墨烯的主要散射机制是

缺陷散射。可以提高石墨烯的完整性来增加其迁移率。

2.3光学特性

单层石墨烯的透过率可从菲涅耳公式用于通用光传导的薄膜材料中得到 G 0=e 24h ≈6.08?10?5Ω?1 （2.2）

1（1+0.5π α）2≈1-πα≈97.7% （2.3）

其中，α=e 2αε0hc =G 0αε0c ≈1137，e 是光子的电荷、C 为光速, α为精细结构常

数。可见单层石墨稀对光的吸收率达到了 2.3%,对于多层石墨炼片,可以看做单

层石墨烯的简单叠加,每一层的吸收是恒定不变的,随着层数的增加,吸收也线性

增长。多层石墨烯的透过率为:T=（1-αabs ）2。其中αabs =2.3%为单层石墨稀

的非饱和吸收效率,n 为石墨稀的层数。根据上式得出的多层石墨烯对光的吸收

率和层数的关系,随着层数的增加,石墨烯对光的吸收率也变大,10层时吸收率

达到0.207。吸收波长取决于能带间隙，即禁带宽度。因为石墨烯为零带隙结构，

理论上对任何波长都有吸收作用，另外，当入射光的强度超过某一临界值时，石

墨烯对其的吸收会达到饱和，这一非线性光学行为称为可饱和吸收。

当强光照射到石墨稀上时,石墨稀的吸收不再是线性的,而是非线性的依赖

于光强,这个效应称为可饱和吸收。初始时（图2.3 a ）在光子的入射下,价带上

的电子将吸收光子的能量跃迁到导带。这些电子经热化和冷却后形成热费米-狄

拉克分布。遵循泡利不相容原理，占据导带上最低的能量状态，热载流子能量降

到平衡态，价带的电子也重新分布到低能量状态，能量高的状态呗空穴占据这个

过程同事伴随着电子-空穴复合和声子散射（图2.3b）。对于c，当光的强度降低时，吸收系数与载流子的宽度呈递减关系。若光的强度足够大，电子被源源不断激励到导带，光生载流子将整个导带-价带填满,阻碍光的进一步吸收,对光表现为透明,带间跃迁被阻断此时石墨稀被饱和，光子无损耗通过。

可饱和吸收特性归因于两个主要原因，首先，石墨烯强烈的与波长无关的线性吸收（2.3%）提供了吸收饱和调制深度的潜能。这种大的线性吸收来源于石墨烯的独特的性能，包括石墨烯是二维无质量费米子和圆锥形的能带结构。第二，石墨烯的激发态吸收的是动量禁止的，因此需要声子的辅助。激发态电子唯一的光子耦合过程过受激发射实现的。

图2.1（a）电子有价带跃迁到导带，（b）费米‐狄拉克分布形成，（c）高强度入射光下光生载流子引起饱和，阻止进一步吸收。

泡利不相容原理（Pauli’s exclusion principle）又称泡利原理，在组成的系统中，不能有两个或两个以上的粒子处于完全相同的状态。在中完全确定一个的状态需要四个，所以泡利不相容原理在原子中就表现为：不能有两个或两个以上的电子具有完全相同的四个，这成为电子在核外排布形成从而解释的准则之一。

调制深度，是材料完全饱和时的反射率的最大变化，一般由可饱和的吸收体的材料和厚度决定。石墨炼的调制深度随着其层数的改变而改变,这种简单的方法降低了制备难度和成本。单层石墨稀调制深度达66.5%，调制深度与石墨稀层数成反比关系,可以通过控制其层数来调节调制深度。但是层数的增加也带来了散射损耗和内部缺陷,这些非饱和损耗带来了调制深度的降低。因此,需要合理的选择石墨烯的层数,来优化锁模脉冲的性能。

弛豫，一个宏观平衡系统由于周围环境的变化或受到外界的作用而变为非平衡状态，这个系统再由非平衡状态过渡到新的平衡态的过程。实质，系统中微观例子由于相互作用而交换能量最后达到稳定分布的过程。

当光能量足够大时,电子的跃迁速率高于带间驰豫速率,被吸收光子能量对应的激发态之下的能态全部被填满,同时价带顶也被价带上的空穴填满,对光吸收达到饱和。石墨稀可饱和吸收过程中,带间跃迁驰豫时间在0.4-1.7ps范围内, 可起到启动锁模作用；带内载流子散射和复合驰豫时间在70-120fs范围内,可以

有效压缩脉冲,稳定锁模,产生飞秒脉冲。

脉冲通常是指电子技术中经常运用的一种象脉搏似的短暂起伏的电冲击(电压或电流)。主要特性有波形、幅度、宽度和重复频率。脉冲是相对于连续信号在整个信号周期内短时间发生的信号，大部分信号周期内没有信号。就像人的脉搏一样。现在一般指数字信号，它已经是一个周期内有一半时间有信号。计算机内的信号就是脉冲信号，又叫数字信号。此外，脉冲也用来表示思想感情上的冲动和要求。

锁模

锁模是光学里一种用于产生极短时间激光脉冲的技术，脉冲的长度通常在（10负十二次方秒）甚至（10负十五次方秒）。该技术的理论基础是在激光中的不同间引入固定的相位关系，这样产生的激光被称为锁相激光或锁模激光。这些模式之间的会使激光产生一系列的脉冲。根据激光的性质，这些脉冲可能会有极短的持续时间，甚至可以达到的量级。

在自由运转的激光器中纵模与横模同时震荡，模式之间无固定相位关系，无规则的相位关系干涉了谐振腔的纵模，造成了很强的扰动，如果谐振腔内有合适的非线性器件，或者从外部驱动光调制器，这些无规则的扰动就可能装换成循环在谐振腔中相位规则且功率很大的单脉冲。

第一种情况下，因为辐射本身与被动非线性器件共同产生周期性调制，导致轴向模有固定的相位关系，所以称为被动锁模。

第二种情况下，因为给调制器施加的射频信号提供了相位或频率调制而导致锁模，所以称为主动锁模。

自锁模又称克尔透镜锁模(Kerr Lens ModeLocking(KLML))，是利用激活介质本身的非线性效应对振荡光束进行强度调制、相位锁定，来实现锁模的，它不需要外加主动或被动调制的组件。由于晶体的克尔效应引起光学自聚焦作用，晶体的折射率随光强的变化而发生变化，晶体中的光束为高斯分布时，使晶体折射率由中心至边缘逐渐降低，形成自聚焦现象，晶体类似一个凸透镜，即克尔透镜。如果在谐振腔中随着强度增大而模尺寸减小的位置插入一个直径很小的光阑，就能获得可饱和吸收体的作用。锁模具有脉宽窄、结构简单等优点。

但是自锁模激光器存在问题：一是不能自启动，只有得到外加的干扰信号才

能实现锁模，这样不利于激光器的正常运行，因此这就使它对任一外界的扰动等非常灵敏，；二是泵浦源要求腔内功率密度足够高，过度的自调制将引起锁模的不稳定，严重影响了固体自锁模激光器的稳定运转和广泛应用。

近年来，为了追求结构更加简单的锁模激光器，研究的焦点主要集中在和可饱和吸收体锁模技术上。

锁模理论:在一个简单的激光器中，这些模式都是独立的振荡的，因此模式之间没有固定地关系，就好像一组彼此独立、频率稍有不同的激光从激光器中同时射出一样。每一束光的相位都没有固定，而且相位可能因为各种原因产生随机的变化，例如激光器的工作材料的温度变化等等。在只有很少的几个振荡模式的激光器中，模式之间的干涉会产生激光输出的拍频现象，这会引起激光强度的随机波动。而在具有成千上万个模式的激光器，这些干涉现象会平均起来产生近似常数的输出强度，这种激光的工作方式被称为。

如果不允许模式独立振荡，而是要求每个模式与其他模式之间保持固定的相位，激光输出就会有很大的不同特点。这时的输出强度不再是随机性的变化或者近似为常数，而是由于不同模式的激光周期性的建立起相生干涉，导致产生。这样的激光器被称为锁模或者锁相。这些激光脉冲的时间间隔为τ= 2L/c，其中τ是激光往返共振腔所需的时间。这个时间对应的激光器模式之间的频率间隔，也就是Δν= 1/τ。

脉冲的持续时间由同相振荡的激光的纵模数量决定。在现实的激光器中，并不是所有的激光纵模都会被锁相。如果相位锁定的模式数量为N，频率间隔为Δν，那么总的锁模激光带宽为NΔν，带宽越宽，激光发出的脉冲持续时间越短。在现实中，实际的脉冲持续时间还受到脉冲波形的影响，这个波形是由每个纵模的与之间的关系决定的。例如，对于一个产生的脉冲时域波形为形状的机况起来说，其最短的脉冲持续时间Δt为Δt=0.44/(N*Δν)

其中的常数0.44被称为脉冲的时间带宽积，是一个与脉冲形状有关的常数。对于超短时间激光脉冲，其脉冲形状通常认为是双曲正割平方，此时的时间带宽积为0.315.

通过这个等式，我们可以根据激光的频谱宽度计算出最短的脉冲持续时间。对于氦氖激光器，其频谱带宽为1.5吉赫，而它在这个带宽下所能产生的最短高

斯形状脉冲大约是300，而对于钛掺杂蓝宝石固体激光器，它的带宽对应的脉冲持续时间将仅有3。这些数值表示的根据激光的带宽理论上所能产生的最短持续时间，而在实际的锁模激光中，脉冲持续时间还受到其它各种因素的影响，如真实的脉冲形状、激光腔的等等。

需要注意的是，从理论上说，随后的调制会进一步缩短脉冲的持续时间，然而频谱的宽度将会相应的增加。

2.4热学特性

研究发现,石墨烯的热导率可达 5000 W/m·K,是金刚石的 3倍。石墨烯同样是一种优良的热导体。因为在未掺杂石墨中载流子密度较低，因此石墨烯的传热主要是靠声子的传递，而电子运动对石墨烯的导热可以忽略不计。

2.5磁性特性

由于石墨烯边缘及缺陷处有孤对电子，使石墨烯具有铁磁性等磁性能。

2石墨烯应用

2.1传感器

石墨烯的二维结构（二维结构是指原子或离子集团中的原子或离子具有在空间沿二维方向的正、反向延伸作有规律排布的结构）使得它在层状材料中的比表面积最大，表面部位与体相间无区别，这对高明敏感性必不可少，这种材料已成为其它纳米材料传感器实施背后的主要推动力。超高比表面与奇异电子性质的结合意味着石墨烯上任何分子的破坏都容易检测到，石墨烯导向的传感器检测表面上下的单个分子很敏感。二维石墨烯的获得使设计和制备石墨烯导向的电极并使其运用在电化学传感器和生物传感器中成为可能。

2.2电化学催化

石墨烯基材料的电催化作用来自两个不同途径。一方面，石墨烯或其衍生物自身有极好的催化性质。石墨烯显著的快速电子传递功能和活泼的电催化作用主要是由于出现在垂直石墨烯纳米片最后的类似于热解石墨边缘平面的边缘面/缺陷。另一方面，在石墨烯上沉积无机金属，尤其是贵金属纳米颗粒，形成石墨烯衍生物，由于贵金属纳米颗粒有着极好的催化活性，因此形成的石墨烯衍生物呈现出新的电催化性质。

2.3电化学发光

电化学发光是一种通过电化学激发反应产生化学发光的现象。电化学发光传感器中石墨烯的超高导电性质能有效地促进电子转移。当石墨烯进入传感器平台，它可以充当发光团和电极之间的通路。而且，石墨烯的引入可以提高平台的表面积和孔隙率，这可以使共反应物扩散得更快。

2.4能量存储装置

石墨烯和石墨烯基材料导电性好、比表面积高、透明度高、电位窗口宽，因此，它们成为能量转换装置中一种极有前途的电极材料。石墨烯基材料电极的优点已在与能量相关的电化学装置的应用中得到证明，如锂电池（LIBs）、太阳能电池、超级电容器等。

2.5场效应晶体管

场效应晶体管（Field Effect Transistor FET是利用控制输入回路的电场效应来控制输出回路电流的一种半导体器件）在大规模、灵活、低成本电子学中有潜在的应用，因而在过去的数十年中已引起研究者们的注意。场效应晶体管靠电场效应运作，这种电场效应是一种类型的电荷载流子（电子或空穴）通过单一类型的半导体金属（例，一个“导电通道”）从源头到通道的流动产生。石墨烯本质上是半金属或零带隙半导体、具有很高的载流子迁移率,电子在石墨烯中的传导速度比硅快很多, 而且不受温度的影响，这些优异的结构、电子和物理性质实现了石墨烯在场效应晶体管中的直接应用。

场效应晶体管是电压控制型半导体器件，可以通过外加电场来调控其工作电流的开启与关闭，具有输入电阻高（108~109Ω）、噪声小等多种优点。场效应晶体管的结构主要分为底栅、顶栅、环栅和侧栅四种。场效应器件的开关比是指器件处于开态和关态时的电流比；载流子迁移率是指在单位电场作用下载流子在导电沟道中的平均速度。两者共同决定了半导体材料性能，当测试条件相同时，半导体材料的开关比和载流子迁移率越大，性能越高。石墨烯的二维平面结构和超高的载流子迁移率（室温下可达104 cm2/Vs）使其在场效应晶体管领域具有十分广阔的前景。不过由于石墨烯是零带隙结构，无法实现器件的关态，因而开关比很低，这在一定程度上阻碍了石墨烯的应用。

石墨烯应用—生物传感

图 4.1 是石墨烯生物传感器的结构图。

石墨烯生物传感器采用了场效应管（FET）的构造，厚度为 25 μm 镍箔垂直安装在器件顶部作为栅电极（Gate）；石墨烯直接生长在石英基片的表面作为导电沟道（生长方法如上章所述），1 mm 厚的导电银漆（PELCO）涂覆在石墨烯的两侧分别作为源电极（Source）和漏电极（Drain），并与测试的外电路相连。器件的测量室尺寸为 1.0 cm×1.0 cm×0.2 cm。

当固定于敏感微栅表面上的生物探针在与目标物发生相互作用后，会引起FET 源极（Source）和漏极（Drain）之间电位和电荷密度等参数的信号变化。因此可以实现对待测物的分析检测。由于石墨烯的能级大小可以通过修饰和改性来调控，它被认为是一种理想的 FET 原件。

拉曼光谱

石墨烯薄膜的2D峰在2660cm?1附近，半峰宽大约为65cm?1。2D 峰源自双重共振电子光子散射过程，其峰位和强度被用来鉴别石墨烯的层数。G峰在1580 cm?1附近，是sp2杂化结构碳的特征峰，是石墨烯材料对称性和结晶程度的反映。根据2D峰的峰位，半峰宽和I2D/I G强度比，可以确定石墨烯基本为单层。从图上可以看出，在1300cm?1到1400cm?1范围内，基本上没有D峰信号（D 峰代表的是石墨烯的无序性，属于缺陷峰），这说明得到的石墨烯具有很高的质量。

石墨烯介绍

1石墨烯概述-结构及性质 1.1 石墨烯的结构 石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化连接形成的单原子层二维晶体，碳原子规整的排列于蜂窝状点阵结构单元之中，如图1所示。每个碳原子除了以σ键与其他三个碳原子相连之外，剩余的π电子与其他碳原子的π电子形成离域大π键，电子可在此区域内自由移动，从而使石墨烯具有优异的导电性能。同时，这种紧密堆积的蜂窝状结构也是构造其他碳材料的基本单元，如图2所示，单原子层的石墨烯可以包裹形成零维的富勒烯，单层或者多层的石墨烯可以卷曲形成单壁或者多壁的碳纳米管。 图1 石墨烯的结构示意图 图2石墨烯：其他石墨结构碳材料的基本构造单元，可包裹形成零维富勒烯，卷曲形成一维 碳纳米管，也可堆叠形成三维的石墨 1.2石墨烯的性质 石墨烯独特的单原子层结构，决定了其拥有许多优异的物理性质。如前所述，石墨烯中的每个碳原子都有一个未成键的π 电子，这些电子可形成与平面垂直的π轨道，π 电子可在这种长程π 轨道中自由移动，从而赋予了石墨烯出色的导电性能。研究表明室温下载流子在石墨烯中的迁移率可达到15000cm2/(V·s)，相当于光速的1/300，在特定条件，如液氦的温度下，更是可达到250000cm2/(V·s)，远远超过其他半导体材料，如锑化铟、砷化镓、硅半

导体等。这使得石墨烯中的电子的性质和相对论性的中微子非常相似。并且电子在晶格中的移动是无障碍的，不会发生散射，使其具有优良的电子传输性质。同时，石墨烯独特的电子结构还使其表现出许多奇特的电学性质，比如室温量子霍尔效应等。由于石墨烯中的每个碳原子均与相邻的三个碳原子结合成很强的σ 键，因此石墨烯同样表现出优异的力学性能。最近，哥伦比亚大学科学家利用原子力显微镜直接测试了单层石墨烯的力学性能，发现石墨烯的杨氏模量约为1100GPa，断裂强度更是达到了130GPa，比最好的钢铁还要高100 倍。石墨烯同样是一种优良的热导体。因为在未掺杂石墨中载流子密度较低，因此石墨烯的传热主要是靠声子的传递，而电子运动对石墨烯的导热可以忽略不计。其导热系数高达5000W/(m·K), 优于碳纳米管，更是比一些常见金属，如金、银、铜等高10 倍以上。除了优异的传导性能及力学性能之外，石墨烯还具有一些其他新奇的性质。由于石墨烯边缘及缺陷处有孤对电子，使石墨烯具有铁磁性等磁性能。由于石墨烯单原子层的特殊结构，使石墨烯的理论比表面积高达2630m2/g。石墨烯也具备独特的光学性能，单层石墨烯在可见光区的透过率达97%以上。这些特性使石墨烯在纳米器件、传感器、储氢材料、复合材料、场发射材料等重要领域有着广泛的应用前景。 图3石墨烯的应用 2石墨烯聚酯复合材料的制备方法 由于石墨烯优异的性质以及低的成本，石墨烯作为聚合物纳米填料被广泛报道。为了获得优异性能的聚合物/石墨烯复合材料，首先要保证石墨烯在聚合物基体中均匀分散。石墨烯的分散与制备方法、石墨烯表面化学、橡胶种类以及石墨烯-橡胶界面有着密切关系。聚合物/石墨烯复合材料的制备方法主要有溶液共混、熔体加工、原位聚合和乳液共混四种方法。 2.1 溶液共混法 溶液共混法主要是采用聚合物本身聚合体系的有机溶剂,充分分散石墨烯于体系中，随着体系聚合反应进行，最后石墨烯均匀分散并充分结合于聚合物基体中，得到石墨烯/聚合物复合材料的一种方法。通常先制备氧化石墨烯作为前驱体,对其进行功能化改性使之能在聚合体系溶剂中分散，还原后与聚合物进行溶液共混，从而制备石墨烯/聚合物复合材料。通过溶液共混制备复合材料的关键是将石墨烯及其衍生物均匀分散在能溶解聚合物的溶剂中。

网络安全基础知识介绍

网络安全基础知识介绍 网络让我们的生活变得更加便利了，我们在网上几乎可以找到所有问题的答案。但是有利也有弊，网络安全问题也困扰着很多人。现在如果不了解一点网络安全知识，对于网上形形色色的陷阱是很难提防的。 下面，小编就为大家介绍一下网络安全基础知识，希望能够帮助大家在网络世界里避免中毒，避免个人信息泄露。 1.什么是计算机病毒？ 答：计算机病毒是指编制者在计算机程序中插入的破坏计算机功能或者破坏数据，影响计算机使用并且能够自我复制的一组计算机指令或者程序代码。 2.什么是木马？ 答：木马是一种带有恶意性质的远程控制软件。木马一般分为客户端（client）和服务器端（server）。 3.什么是防火墙？它是如何确保网络安全的？

答：防火墙是指设置在不同网络（如可信任的企业内部网和不可信的公共网）或网络安全域之间的一系列部件的组合。它是不同网络或网络安全域之间信息的惟一出入口，能根据企业的安全政策控制（允许、拒绝、监测）出入网络的信息流，且本身具有较强的抗攻击能力。它是提供信息安全服务，实现网络和信息安全的基础设施。 4.加密技术是指什么？ 答：加密技术是最常用的安全保密手段，利用技术手段把重要的数据变为乱码（加密）传送，到达目的地后再用相同或不同的手段还原（解密）。 5.什么叫蠕虫病毒？ 答：蠕虫病毒源自第一种在网络上传播的病毒。1988年，22岁的康奈尔大学研究生罗伯特·莫里斯（Robert Morris）通过网络发送了一种专为攻击UNIX系统缺陷、名为“蠕虫”（Worm）的病毒。蠕虫造成了6000个系统瘫痪，估计损失为200万到 6000万美元。由于这只蠕虫的诞生，在网上还专门成立了计算机应急小组（CERT）。现在蠕虫病毒家族已经壮大到成千上万种，并且这千万种蠕虫病毒大都出自黑客之手。

石墨烯基础知识简介

1. 石墨烯（Graphene）的结构 石墨烯是一种由碳原子以sp 2杂化轨道组成六角型呈蜂巢状晶格的平面薄膜，是一种只有一个原子层厚度的二维材料。如图1.1 所示，石墨烯的原胞由晶格矢量a1 和a2 定义每个原胞内有两个原子，分别位于A和B的晶格上。C原子外层3 个电子通过sp2杂化形成强σ键（蓝），相邻两个键之间的夹角120°，第4 个电子为公共，形成弱π键（紫）。石墨烯的碳- 碳键长约为0.142nm，每个晶 格内有三个σ键，所有碳原子的p 轨道均与sp 2杂化平面垂直，且以肩并肩的方式形成一个离域π键，其贯穿整个石墨烯。 如图1.2 所示，石墨烯是富勒烯（0 维）、碳纳米管（1 维）、石墨（3 维） 的基本组成单元，可以被视为无限大的芳香族分子。形象来说，石墨烯是由单层碳原子紧密堆积成的二维蜂巢状的晶格结构，看上去就像由六边形网格构成的平面。每个碳原子通过sp 2杂化与周围碳原子构成正六边形，每一个六边形单元实 际上类似一个苯环，每一个碳原子都贡献一个未成键的电子，单层石墨烯的厚度仅为0.335nm，约为头发丝直径的二十万分之一。 图1.1 （a）石墨烯中碳原子的成键形式（b）石墨烯的晶体结构。

图1.2 石墨烯原子结构图及它形成富勒烯、碳纳米管和石墨示意图 石墨烯按照层数划分，大致可分为单层、双层和少数层石墨烯。前两类具有相似的电子谱，均为零带隙结构半导体（价带和导带相较于一点的半金属），具有空穴和电子两种形式的载流子。双层石墨烯又可分为对称双层和不对称双层石 墨烯，前者的价带和导带微接触，并没有改变其零带隙结构；而对于后者，其两 片石墨烯之间会产生明显的带隙，但是通过设计双栅结构，能使其晶体管呈示出明显的关态。 单层石墨烯（Graphene）：指由一层以苯环结构（即六角形蜂巢结构）周期 性紧密堆积的碳原子构成的一种二维碳材料。 双层石墨烯（Bilayer or double-layer graphene ）：指由两层以苯环结构 （即六角形蜂巢结构）周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式（包括AB堆垛，AA堆垛，AA‘堆垛等）堆垛构成的一种二维碳材料。 少层石墨烯（Few-layer or multi-layer graphene ）：指由3-10 层以苯环 结构（即六角形蜂巢结构）周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式（包括ABC 堆垛，ABA堆垛等）堆垛构成的一种二维碳材料。 石墨烯（Graphenes）：是一种二维碳材料，是单层石墨烯、双层石墨烯和少

石墨烯基础知识简介

1.石墨烯（Graphene）的结构 石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢状晶格的平面薄膜，是一种只有一个原子层厚度的二维材料。如图1.1所示，石墨烯的原胞由晶格矢量a1和a2定义每个原胞内有两个原子，分别位于A和B的晶格上。C原子外层3个电子通过sp2杂化形成强σ键（蓝），相邻两个键之间的夹角120°，第4个电子为公共，形成弱π键（紫）。石墨烯的碳-碳键长约为0.142nm，每个晶格内有三个σ键，所有碳原子的p轨道均与sp2杂化平面垂直，且以肩并肩的方式形成一个离域π键，其贯穿整个石墨烯。 如图1.2所示，石墨烯是富勒烯（0维）、碳纳米管（1维）、石墨（3维）的基本组成单元，可以被视为无限大的芳香族分子。形象来说，石墨烯是由单层碳原子紧密堆积成的二维蜂巢状的晶格结构，看上去就像由六边形网格构成的平面。每个碳原子通过sp2杂化与周围碳原子构成正六边形，每一个六边形单元实际上类似一个苯环，每一个碳原子都贡献一个未成键的电子，单层石墨烯的厚度仅为0.335nm，约为头发丝直径的二十万分之一。 图 1.1（a）石墨烯中碳原子的成键形式（b）石墨烯的晶体结构。 图1.2石墨烯原子结构图及它形成富勒烯、碳纳米管和石墨示意图石墨烯按照层数划分，大致可分为单层、双层和少数层石墨烯。前两类具有

相似的电子谱，均为零带隙结构半导体（价带和导带相较于一点的半金属），具有空穴和电子两种形式的载流子。双层石墨烯又可分为对称双层和不对称双层石墨烯，前者的价带和导带微接触，并没有改变其零带隙结构；而对于后者，其两片石墨烯之间会产生明显的带隙，但是通过设计双栅结构，能使其晶体管呈示出明显的关态。 单层石墨烯（Graphene）：指由一层以苯环结构（即六角形蜂巢结构）周期性紧密堆积的碳原子构成的一种二维碳材料。 双层石墨烯（Bilayer or double-layer graphene）：指由两层以苯环结构（即六角形蜂巢结构）周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式（包括AB堆垛，AA堆垛，AA‘堆垛等）堆垛构成的一种二维碳材料。 少层石墨烯（Few-layer or multi-layer graphene）：指由3-10层以苯环结构（即六角形蜂巢结构）周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式（包括ABC 堆垛，ABA堆垛等）堆垛构成的一种二维碳材料。 石墨烯（Graphenes）：是一种二维碳材料，是单层石墨烯、双层石墨烯和少层石墨烯的统称。 由于二维晶体在热力学上的不稳定性，所以不管是以自由状态存在或是沉积在基底上的石墨烯都不是完全平整，而是在表面存在本征的微观尺度的褶皱，蒙特卡洛模拟和透射电子显微镜都证明了这一点。这种微观褶皱在横向上的尺度在8~10nm 范围内，纵向尺度大概为 0.7~1.0nm。这种三维的变化可引起静电的产生，所以使石墨单层容易聚集。同时，褶皱大小不同，石墨烯所表现出来的电学及光学性质也不同。 图1.3 单层石墨烯的典型构象 除了表面褶皱之外，在实际中石墨烯也不是完美存在的，而是会有各种形式的缺陷，包括形貌上的缺陷（如五元环，七元环等）、空洞、边缘、裂纹、杂原子等。这些缺陷会影响石墨烯的本征性能，如电学性能、力学性能等。但是通过一些人为的方法，如高能射线照射，化学处理等引入缺陷，却能有意的改变石墨烯的本征性能，从而制备出不同性能要求的石墨烯器件。 2.石墨烯的性质 2.1 力学特性

石墨烯性能简介

第一章石墨烯性能及相关概念 1 石墨烯概念 石墨烯（Graphene）是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。石墨烯狭义上指单层石墨，厚度为0.335nm，仅有一层碳原子。但实际上，10层以内的石墨结构也可称作石墨烯，而10层以上的则被称为石墨薄膜。单层石墨烯是指只有一个碳原子层厚度的石墨，碳原子-碳原子之间依靠共价键相连接而形成蜂窝状结构。完美的石墨烯具有理想的二维晶体结构，由六边形晶格组成，理论比表面积高达2.6×102m2 /g。石墨烯具有优异的导热性能(3×103W/(m?K))和力学性能(1.06×103 GPa)。此外，石墨烯稳定的正六边形晶格结构使其具有优良的导电性，室温下的电子迁移率高达1.5×104 cm2 / (V·s)。石墨烯特殊的结构、突出的导热导电性能和力学性能，引起科学界巨大兴趣，成为材料科学研究热点。 石墨烯结构图

2 石墨烯结构 石墨烯指仅有一个原子尺度厚单层石墨层片，由 sp2 杂化的碳原子紧密排列而成的蜂窝状晶体结构。石墨烯中碳 -碳键长约为 0.142nm。每个晶格内有三个σ键，连接十分牢固形成了稳定的六边状。垂直于晶面方向上的π键在石墨烯导电的过程中起到了很大的作用。石墨烯是石墨、碳纳米管、富勒烯的基本组成单元，可以将它看做一个无限大的芳香族分子，平面多环烃的极限情况就是石墨烯。 形象来说，石墨烯是由单层碳原子紧密堆积成二维蜂窝状晶格结构，看上去就像一张六边形网格构成的平面。在单层石墨烯中，每个碳原子通过 sp2 杂化与周围碳原子成键给构整流变形，每一个六边单元实际上类似苯环，碳原子都贡献出个一个未成键电子。单层石墨烯厚度仅0.35nm ，约为头发丝直径的二十万分之一。 石墨烯的结构非常稳定，碳原子之间连接及其柔韧。受到外力时，碳原子面会发生弯曲变形，使碳原子不必重新排列来适应外力，从而保证了自身的结构稳定性。 石墨烯是有限结构，能够以纳米级条带形式存在。纳米条带中电荷横向移动时会在中性点附近产生一个能量势垒，势垒随条带宽度的减小而增大。因此，通过控制石墨烯条带的宽度便可以进一步得到需要的势垒。这一特性是开发以石墨烯为基础的电子器件的基础。

石墨烯材料

石墨烯材料 1．4石墨烯材料 纯净、完美的石墨烯是一种疏水材料，并且在大多数有机溶剂中也难于溶解。不过，对石墨烯进行复合和改性，如通过修饰，共价或非共价的方法将功能基团引入石墨烯平面，能使其溶解度显著提高H¨”。在没有分散剂的作用下，直接将疏永的石墨烯片分散在水中是很困难的。通过氨水调节pH值为10左右，用水合肼还原氧化石墨烯(GO)的办法，可以得到还原的石墨烯(rG0)。由于这利-石墨烯还含有少量的含氧基团，因而可在水溶液中分散。但这种分散能力依然是有限的，不超过O 5 mg／mL。除了水，一些有机溶剂，如乙醇、丙酮、二甲基亚砜和四氢呋喃也可以用来分散rGO。金属离子和功能基团同样可以用来修饰rGO片层。在KOH溶液中，用肼还原氧化石墨可得到钾离子修饰的石墨烯(hKlvlG)，其能在水溶液中均匀分散。另外，将苯磺酸基团引入GO，还原后可得少量磺化的石墨烯，这种石墨烯在pH处于3-10的范围内时，浓度可达2mg／mL。 共价修饰石墨烯指的是用含有功能基团的分子与石墨烯表面的含氧基团的反应，如羧基、环氧基、羟基，包括平面内的碳碳双键。例如，分散在四氢呋喃，四氯化碳，1，2-二氯乙烷(EDC)qb的rGO，发现把其边缘的羧基修饰上十八胺时后，其稳定性增加[48-50。用异氰酸酯处理石墨烯时，表面的羟基和边缘的羧基会形成酰胺和氨基甲酸酯。氧化石墨烯的羧基与聚乙烯醇(P、後)的羟基酯化也实现了合成GO与聚合物的复合片层。另一方面，石墨烯表面的环氧基团可以接受亲核试剂(如离子液体1-(3-aminopropyl)-3-methylimidazolium bromide或APTS) 的进攻而发生开环反应。同样，rGO可以用重氮盐(如SDBS)共价功能化，使之在多种极性有机溶剂中具有很好的分散性。此外，由环加成反应将氮烯体系和碳碳双键连接，使苯基丙氨酸和迭氮三甲基硅烷等许多有机官能团引入石墨烯表面。与共价功能化相比，非共价功能化是基于rGO与稳定剂间的范德华力或相互作用。这种修饰不仅对石墨烯的结构破坏更小，而且为调控其溶解度和电子性质提供了便利。在氧化石墨烯的氨水溶液中，加入聚苯乙烯磺酸钠(PSS)后，再用水合肼还原，人们第一次制得了非共价修饰的可分散石墨烯。在这项工作中，PSS的疏水端与rGO发生吸附，阻碍了rGO的团聚。并且PSS 的另一端是亲水性的，这就使1<30．PSS在水中可以稳定分散。此外，通过与生物分子的

《石墨烯相关知识》word版

石墨烯 石墨烯（Graphene）是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的 平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。石墨烯一直被认为是假设性的结构，无法单独稳定存在，直至2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆(Andre Geim)和康斯坦丁·诺沃肖洛夫(Konstantin Novoselov)，成功地在 实验中从石墨中分离出石墨烯，而证实它可以单独存在。 石墨烯目前是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸 收2.3%的光；导热系数高达5300 W/m·K，高于碳纳米管和金刚石，常温下其 电子迁移率超过15000 cm2/V·s，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约10- 6Ω·cm，比铜或银更低，为目前世上电阻率最小的材料（仅限常温下，肯定 比不过超导）。因为它的电阻率极低，电子跑的速度极快，在室温状况，传递电子的速度比已知导体都快。石墨烯的原子尺寸结构非常特殊，必须用量子场论 才能描绘。石墨烯被期待可用来发展出更薄、导电速度更快的新一代电子元件 或晶体管。由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体，也适合用来制造透明 触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。 石墨烯另一个特性，是能够在常温下观察到量子霍尔效应。 石墨烯的碳原子排列与石墨的单原子层雷同，是碳原子以sp2混成轨域呈蜂巢 晶格(honeycomb crystal lattice)排列构成的单层二维晶体。石墨烯可想像为由碳原子和其共价键所形成的原子尺寸网。石墨烯的命名来自英文的 graphite(石墨) + -ene(烯类结尾)。石墨烯被认为是平面多环芳香烃原子晶体。 石墨烯的结构非常稳定，碳碳键（carbon-carbon bond）仅为1.42?。石墨烯 内部的碳原子之间的连接很柔韧，当施加外力于石墨烯时，碳原子面会弯曲变形，使得碳原子不必重新排列来适应外力，从而保持结构稳定。这种稳定的晶 格结构使石墨烯具有优秀的导热性。另外，石墨烯中的电子在轨道中移动时， 不会因晶格缺陷或引入外来原子而发生散射。由于原子间作用力十分强，在常 温下，即使周围碳原子发生挤撞，石墨烯内部电子受到的干扰也非常小。 石墨烯是构成下列碳同素异形体的基本单元：石墨，木炭，碳纳米管和富勒烯。完美的石墨烯是二维的，它只包括六边形(等角六边形); 如果有五边形和七边 形存在，则会构成石墨烯的缺陷。12个五角形石墨烯会共同形成富勒烯。 石墨烯卷成圆桶形可以用为碳纳米管；另外石墨烯还被做成弹道晶体管（ballistic transistor）并且吸引了大批科学家的兴趣。在2006年3月， 佐治亚理工学院研究员宣布, 他们成功地制造了石墨烯平面场效应晶体管，并 观测到了量子干涉效应，并基于此结果，研究出以石墨烯为基材的电路. 发现历史 在本质上，石墨烯是分离出来的单原子层平面石墨。按照这说法，自从20世纪初，X射线晶体学的创立以来，科学家就已经开始接触到石墨烯了。1918年，V. Kohlschütter 和 P. Haenni详细地描述了石墨氧化物纸的性质（graphite oxide paper）。1948年，G. Ruess 和 F. Vogt发表了最早用穿透式电子显微 镜拍摄的少层石墨烯（层数在3层至10层之间的石墨烯）图像。

5G 核心网的构架和基础概念

5G 核心网的构架和一些基础概念 上期我们说到5G无线接入网络架构，主要包括5G 接入网和5G 核心网，其中NG-RAN 代表5G 接入网，5GC 代表5G 核心网。 还是这张图： 5G核心网主要包括哪些呢？先说一下关键的AMF，SMF，UPF

AMF：全称Access and Mobility Management Function，接入和移动管理功能，终端接入权限和切换等由它来负责。 SMF：全称Session Management Function，会话管理功能，提供服务连续性，服务的不间断用户体验，包括IP地址和/或锚点变化的情况。 UPF：全称User Plane Function，用户面管理功能，与UPF关联的PDU会话可以由（R）AN节点通过（R）AN和UPF之间的N3接口服务的区域，而无需在其间添加新的UPF或移除/重新- 分配UPF。 我们看一下5G的系统构架图：

AMF\SMF\UPF 处于主体的作用。非漫游状态下的过程 AMF承载以下主要功能：

接入和移动管理功能（AMF）包括以下功能。在AMF的单个实例中可以支持部分或全部AMF功能： ?-终止RAN CP接口（N2）。 ?-终止NAS（N1），NAS加密和完整性保护。 ?-注册管理。 ?-连接管理。 ?-可达性管理。 ?-流动性管理。 ?-合法拦截（适用于AMF事件和LI系统的接口）。 ?-为UE和SMF之间的SM消息提供传输。 ?-用于路由SM消息的透明代理。 ?-接入身份验证。 ?-接入授权。 ?-在UE和SMSF之间提供SMS消息的传输。 ?-安全锚功能（SEAF）。 ?-监管服务的定位服务管理。 ?-为UE和LMF之间以及RAN和LMF之间的位置服务消息提供传输。?-用于与EPS互通的EPS 承载ID分配。 ?-UE移动事件通知。

网络基础知识总结

网络IP 、子网掩码、路由器、DNS基础知识总结！ 网络的基本概念 ?客户端:应用C/S（客户端/服务器）B/S（浏览器/服务器） ?服务器：为客户端提供服务、数据、资源的机器 ?请求：客户端向服务器索取数据 ?响应：服务器对客户端请求作出反应，一般是返回给客户端数据URL ?Uniform Resource Locator（统一资源定位符） ?网络中每一个资源都对应唯一的地址——URL IP 、子网掩码、路由器、DNS IP地址 IP地址是IP协议提供的一种统一的地址格式，它为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址，以此来屏蔽物理地址（每个机器都有一个编码，如MAC 上就有一个叫MAC地址的东西）的差异。是32位二进制数据，通常以十进制表示，并以“.”分隔。IP地址是一种逻辑地地址，用来标识网络中一个个主机，在本地局域网上是惟一的。 IP IP（网络之间互连的协议）它是能使连接到网上的所有计算机网络实现相互通信的一套规则，规定了计算机在因特网上进行通信时应当遵守的规则。任何厂家生产的计算机系统，只要遵守IP协议就可以与因特网互连互通。IP地址有唯一性，即每台机器的IP地址在全世界是唯一的。这里指的是网络上的真实IP它是通过本机IP地

址和子网掩码的"与"运算然后再通过各种处理算出来的（要遵守TCP协议还要加报文及端口什么的，我没有细追究，现在还用不上，反正暂时知道被处理过的就行了），顺便教大家查自己真实IP的方法： 子网掩码 要想理解什么是子网掩码，就不能不了解IP地址的构成。互联网是由许多小型网络构成的，每个网络上都有许多主机，这样便构成了一个有层次的结构。IP地址在设计时就考虑到地址分配的层次特点，将每个IP地址都分割成网络号和主机号两部分，以便于IP地址的寻址操作。 IP地址的网络号和主机号各是多少位呢？如果不指定，就不知道哪些位是网络号、哪些是主机号，这就需要通过子网掩码来实现。什么是子网掩码子网掩码不能单独存在，它必须结合IP地址一起使用。子网掩码只有一个作用，就是将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分子网掩码的设定必须遵循一定的规则。与IP地址相同，子网掩码的长度也是32位，左边是网络位，用二进制数字“1”表示；右边是主机位，用二进制数字“0”表示。假设IP地址为“，“1”有24个，代表与此相对应的IP地址左边24位是网络号；“0”有8个，代表与此相对应的IP地址右边8位是主机号。这样，子网掩码就确定了一个IP地址的32位二进制数字中哪些是网络号、哪些是主机号。这对于采用TCP/IP协议的网络来说非常重要，只有通过子网掩码，才能表明一台主机所在的子网与其他子网的关系，使网络正常工作。 常用的子网掩码有数百种，这里只介绍最常用的两种子网掩码。 ?子网掩码是“ 最后面一个数字可以在0~255范围内任意变化，因此可以提供256个IP地址。但

移动核心网基础题库

一、填空题 1、信令网通常由三部分构成，它们分别是：信令点、信令转接点和信令链路 2、七号信令的三种信号单元分别是:消息信号单元、链路状态信号单元、填充单元 3、信号单元中的 F （Flag）字段是一个八位组，码型为01111110，它既表示前一个 单元的结束，也表示后一个单元的开始。 4、信令网功能级MTP3是七号信令系统中的第三级功能，分两大类：信令消息处理功 能和信令网管理功能。 5、信令路由方式可以分为正常路由和迂回路由两类 6、ATM信元由5字节信头和48字节静荷组成 7、GSM中的信道分为物理信道和逻辑信道 8、GSM通信系统采用的多址技术：频分多址（FDMA）和时分多址（TDMA）结合，还 加上跳频技术。 9、鉴权密码参数Ki ：同时存贮在用户SIM卡和鉴权中心AUC中 10、TCP/IP协议包含无连接和面向连接的业务。 11、 & = 能够提供2^128个ip地址 12、信令可以通过IP、ATM和窄带七号三种方式承载 13、信令网的三种工作方式：直联方式、非直联方式和准直联方式 14、我国信令网分三级：高级信令转接点（HSTP）、低级信令转接点（LSTP）和信 令点（SP） 15、拜访位置寄存器（VLR）通常与MSC合设，其中存储MSC所管辖区域中的移动 台的相关用户数据，包括：用户号码、移动台的位置区信息、用户状态和用户可获得的服务等参数 16、为了信号单元能正确定界，必须保证在信号单元的其他部分不出现这种码型。 协议采用“0”比特插入法。 17、SCCP可根据以下两类地址进行寻址： DPC＋SSN ， GT 18、信令路由是从起源信令点到目的信令点所经过预先确定的信令消息传送路径。 19、ISUP中CIC是指电路识别码，BICC中CIC是指呼叫实例码， 20、媒体网关（MG）将一种网络中的媒体转换成另一种网络所要求的媒体格式。 21、SIGTRAN是在IP网络中传递SS7信令的协议。 22、M3UA是MTP3用户层适配协议，提供信令点编码和IP地址的转换。 23、IPBCP：IP承载控制协议，为Nb接口的控制面协议。

石墨烯简介

石墨烯简介 摘要：在碳材料中，石墨烯具有特殊的单层窝蜂状结构，由于特殊的分子结构，使得石墨烯具有优良的化学和物理性质，例如：超高的比表面积超高的比表面积(2630m2／g)，导电性能(电导率106S／m)，机械性能(杨氏模量有1TPa)等，在高科技领域中展现了巨大的潜力。同时，石墨烯在能源、生物技术、航天航空等领域都展现出宽广的应用前景。但是由于石墨烯片层之间存在范德华力，促使分子层之间易发生团聚，不利于石墨烯的分散，导致电阻率升高和片层厚度增加，无法大规模高质量的制备石墨烯。本文主要介绍石墨烯的结构，性质，制备方法，以及石墨烯在现阶段的应用。 关键词：石墨烯结构性质制备应用 目录 第一部分：石墨烯的结构 第二部分：石墨烯的性质 第三部分：石墨烯的制备方法 第四部分：石墨烯的应用及其前景第五部分：结语

第一部分：石墨烯的结构 严格意义上的石墨烯原子排列与单层石墨的相同，厚度仅有一个原子尺寸，即0．335nm，因此又被称为目前世界上已知的最薄的材料，每个碳原子附近有三个碳原子连接成键，碳．碳键长0.142nm，通过sp2杂化与邻近的三个碳原子成键形成正六边形，连接十分牢固，因此可是称为最坚硬的材料。然后每个正六边形在二维结构平面，不断无限延伸形成了一个巨大的平面多环芳烃[1]，如图1-1所示。2007年，Meryer[2]根据自己的研究发现大多数的石墨烯片层呈现单原子厚度，同时表现出有序的结构，通过透射电镜发现，该片层并非完全平整，表现出粗糙的起伏。也正因为这种褶皱的存在，才使得二维晶体结构能够存在。 图1-1石墨烯的结构构型 第二部分：石墨烯的性质 石墨烯在力学、电学、光学、热学等方面具有优异特性。 力学特性石墨烯中，碳原子之间的连接处于非常柔韧的状态．当被施加外部机械 力时，碳原子面会弯曲变形．碳原子不必重新排列来适应外力，因此保持了结构稳定。石墨烯是人类已知强度最高的材料，比世界上强度最高的钢铁高100多倍。 电学特性石墨烯具有超高的电子迁移率，它的导电性远高于目前任何高温超导材 料。曼彻斯特大学的研究小组在室温下测量了单层石墨烯分子的电子迁移率，发现即使在含有杂质的石墨烯中，电荷的迁移率仍可达10000cm2/(v·s)。2008年，海姆研究小组又证明．电子在石墨烯中的迁移率可以达到前所未有的 200000cm2/(v·s)。不久之后，哥伦比亚大学的博洛京(K．Bolotin)将这个数值再次提高到250 000cm2/(v·s)。而目前晶体管的主要材料——单晶硅的电子迁移率只有1400cm2/(v·s)，高纯度石墨烯的电子迁移率超过单晶硅150倍以上。此外，石墨烯的电子迁移率几乎不随温度变化而变化。 光学特性石墨烯几乎是完全透明的，只吸收大约2．3％的可见光，光透率高达97．7％。石墨烯层的光吸收与层数成比例．数层石墨烯(FLG)样品中的每一层都可以看做二维电子气，受临近层的扰动极小，其在光学上等效为几乎互不作用的单层石墨烯(SLG)的叠加。单层石墨烯在300～2500纳米间的吸收谱平坦，在紫

中考基础知识梳理 全套

基础知识梳理：第一章打开物理世界的大门 第一章打开物理世界的大门 中考并没有单独考查本章的内容，常与力学、电学的实验与探究题综合考查。 探索之路 古文明中的科学思索 甲骨文“殷” 东巴文“晒干” 日月星辰“宇宙模型” 雕刻玉版“天圆地方宇宙观” 石头阵“古人观察天象” 物理学的进步之阶 哥白尼用“日心说”否定了“地心说” ________率先用望远镜观察天体运动，并支持“日心说” ________提出了相对论和玻尔等人的量子力学理论 ________发现苹果从树上落地，建立了万有引力，为物理学奠定了基础 科学探究 1．物理学是一门自然科学，科学探究的主要因素是提出问题、________、设计实验与制订计划、______________、分析与论证、评估、交流与合作。 2．物理学是研究自然界的________、________和________的自然科学。 3．大家要学习科学家的研究方法。在科学探究中，大家要学会________、学会猜、学会________、学会________、学会________，学会________，还要学 会________。 中考重难点突破 物理学家探索的成果 【例1】在探索之路上，有众多的科学家披荆斩棘，铺路架桥，为后人留下了果实丰硕的知识园地。下列科学家与其贡献不相符的是() A．哥白尼(日心说) B．牛顿(量子力学) C．爱因斯坦(相对论) D．伽利略(论证和宣扬“日心说”)

【解析】哥白尼用“日心说”否定了影响人类长达千年之久的托勒密的“地心说”，故A正确；量子力学的主要奠基人是普朗克·玻尔，而不是牛顿，牛顿是发现“万有引力”的先驱者，故B错误；“相对论”是爱因斯坦提出的，故C 正确；论证和宣扬“日心说”的科学家是伽利略，故D正确。 【答案】B 1.人类在探索宇宙，征服自然的过程中，涌现出许多杰出的物理 学家，他们的名字与其成就一同载入史册，被历代人所铭记，请用连线将下列物理学家与其对应的成就连接起来。 物理学家成就 (1)伽利略A．以其名字命名的运 动三大定律 (2)哥白尼B．提出“相对论” (3)牛顿C．驳斥亚里士多德的 落体观点 (4)爱因斯坦D．提出“日心说” 科学探究 【例2】海珠同学根据石头在水中下沉的现象想到：石头在水中可能不受浮力作用，并设计和进行了实验。上述过程中“石头在水中可能不受浮力作用”属于科学探究中的() A．提出问题 B．猜想与假设 C．进行实验与收集证据 D．分析与论证 【解析】科学探究的主要环节是：提出问题，猜想与假设，制订计划与设计实验，进行实验与收集证据，分析与论证，评估、交流与合作。“石头在水中可能不受浮力作用”属于科学探究中的猜想与假设。 【答案】B 【方法指导】“石头在水中可能不受浮力作用”和“石头在水中会受到浮力作用”均属于科学探究中的猜想与假设，猜想与假设既可能是正确的结论，也可能是不正确的结论。

石墨烯基础学习知识简介.docx

WORD整理版 1.石墨烯（ Graphene）的结构 石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢状晶格的平面薄膜，是一种只有一个原子层厚度的二维材料。如图 1.1 所示，石墨烯的原胞由晶格矢量 a1和 a2定义每个原胞内有两个原子，分别位于 A 和 B 的晶格上。 C原子外层 3 个电子通过sp2杂化形成强σ 键（蓝），相邻两个键之间的夹角120°，第4 个电子为公共，形成弱π键（紫）。石墨烯的碳 - 碳键长约为 0.142nm，每个晶格 内有三个σ键，所有碳原子的p轨道均与sp2杂化平面垂直，且以肩并肩的方式形 成一个离域π 键，其贯穿整个石墨烯。 如图 1.2 所示，石墨烯是富勒烯（0 维）、碳纳米管（ 1 维）、石墨（3 维） 的基本组成单元，可以被视为无限大的芳香族分子。形象来说，石墨烯是由单层 碳原子紧密堆积成的二维蜂巢状的晶格结构，看上去就像由六边形网格构成的平面。每个碳原子通过 sp2杂化与周围碳原子构成正六边形，每一个六边形单元实 际上类似一个苯环，每一个碳原子都贡献一个未成键的电子，单层石墨烯的厚度仅为 0.335nm，约为头发丝直径的二十万分之一。

图 1.1 （ a）石墨烯中碳原子的成键形式（b）石墨烯的晶体结构。 专业学习参考资料

WORD整理版 图 1.2 石墨烯原子结构图及它形成富勒烯、碳纳米管和石墨示意图 石墨烯按照层数划分，大致可分为单层、双层和少数层石墨烯。前两类具有相似的电子谱，均为零带隙结构半导体（价带和导带相较于一点的半金属），具有空穴和电子两种形式的载流子。双层石墨烯又可分为对称双层和不对称双层石 墨烯，前者的价带和导带微接触，并没有改变其零带隙结构；而对于后者，其两 片石墨烯之间会产生明显的带隙，但是通过设计双栅结构，能使其晶体管呈示出 明显的关态。 单层石墨烯（Graphene）：指由一层以苯环结构（即六角形蜂巢结构）周期

网络基础知识

第七章网络基础知识 第一节网络组成与分类 一、教学目标： 1、理解计算机网络的概念，了解计算机网络协议。 2、了解网络的主要功能 3、了解网络的发展过程 4、理解网络的基本组成 5、了解网络硬件和网络软件的基本知识 6、掌握网络的分类 二、教学重点、难点 网络组成、网络分类、网络协议 三、技能培训重点、难点 组成网络相关硬件 四、教学方法 教师讲解、演示，学生思考、记忆；理论与日常生活中网络概念相结合 五、教具使用 计算机一台、多媒体幻灯片演示 六、教学内容与过程 导入：提问学生对目前流行的网络理解，从而将Internet网与我们要讲的网络联系起来，引导学生思考什么是网络，构成网络需要哪些条件。带着这些疑问进入教学课题。 讲授新课：（多媒体幻灯片演示或板书） 第一节网络组成与分类 7．1 网络组成与分类 7．1．1 计算机网络及其功能 1、数据通信过程 提问：甲乙两地进行书信来往有些条件 学生思考、看书、回答； 教师总结： 信、发信方、收信方、两地邮局、信封格式。这与我们基本的数据通信过程的5个方面要素：消息、发送方、接收方、媒介、协议相类似。从而引出计算机网络与通信协议的概念。 2、计算机网络的主要功能

提问：同学们列举计算机网络在现实生活中有哪些的作用 学生思考、看书、回答； 教师总结： 数据通信、实现资源共享、实现分布式的信息处理、提高计算机系统的可靠性和可用性、实现集中控制、管理、分配网络的软件、硬件资源。利用幻灯片解释含义。 3、网络的起源和发展 提问：大家看书，然后谈谈网络的发展经历了哪几个阶段 学生思考、看书、回答； 教师总结： 第一阶段：“主机- 终端”系统计算机网络 第二阶段：以资源共享为主要目的的“计算机-计算机”网络 第三阶段：以网络体系结构“国际标准化”为主要特点的第三代计算机网络 第四阶段：向综合化方向发展的第四代计算机网络 网络和基本组成 计算机网络由网络软件和网络硬件组成。 1、网络软件 提问：什么是软件网络软件又包括哪些内容网络协议是什么意义网络协议各层作用及其联 系 学生思考、看书、回答； 教师总结： 网络软件包括网络操作系统、通信软件和网络协议等。

石墨烯材料简介

石墨烯材料简介 在构成纳米材料的众多元素中，碳元素值得我们格外重视。作为自然界中性质最为奇特的元素，碳（C）在原子周期表中的序号为六，属于第Ⅳ族。碳原子一般是四价的，最外层有4个电子，可与四个原子成键。但是其基态只有两个单电子，所以成键时总是要进行杂化。由于较低的原子序数，碳原子对外层电子的结合力强，表现出较高的键能，容易形成共价键，故自然界中碳元素形成的化合物形式丰富多彩。 关于碳与碳原子之间或碳与其它原子间以共价键相结合，有杂化轨道和分子轨道的理论。在形成共价键过程中，由于原子间的相互影响，同一个原子中参与成键的几个能量相近的原子轨道可以重新组合，重新分配能量和空间方向，组成数目相等的，成键能力更强的新的原子轨道，称为杂化轨道。在有机化合物中，碳原子的杂化形式有三种：sp3、sp2和sp杂化轨道。以甲烷分子（CH4）为例，碳原子在基态时的电子构型为1S22S22Px12Py12Pz0按理只有2px和2py可以形成共价键，键角为90°。但实际在甲烷分子中，是四个完全等同的键，键角均为109°28′。这是因为在成键过程中，碳的2s轨道有一个电子激发到2Pz轨道，3个p轨道与一个s轨道重新组合杂化，形成4个完全相同的sp3杂化轨道。每个轨道是由s/4与3P/4轨道杂化组成。这四个sp3轨道的方向都指向正四面体的四个顶点，轨道间的夹角是109°28′。得益于碳原子丰富多样的键合方式和强大的键合能力，氧、氢、氮等各种元素被有机的组合在一起，形成碳的化合物，最终构成了令人惊叹的生命体。 碳元素广泛存在于自然界，其独特的物性和多样的形态随着人类文明的进步而逐渐被发现。由于碳原子之间不同的杂化方式，能形成结构和性质迥异的多种同素异型体，其中最为人知的存在形式是金刚石和石墨。当每个碳原子与四个近邻碳原子以共价键结合（sp3杂化）时，形成各向同性的金刚石。此时，四个价电子平均分布在四个轨道中，形成稳定的σ键，而且没有孤电子对的排斥，非常稳定。因此金刚石是自然界中坚硬的材料。而当碳原子表现为sp2杂化时，碳原子在同一平面内与三个近邻原子以共价键结合；第四个价电子成为共有化电子：未经杂化的p轨道垂直于杂化轨道，与邻原子的p轨道成π键。当出现多个双键时，垂直于分子平面的所有p轨道就有可能互相重叠形成共轭体系，柔软的石墨和某些烷烃中的碳原子即以此形式存在。

石墨烯材料的应用

石墨烯材料的应用 摘要：在学习了功能材料课程后，我们最终选择石墨烯最为我们的介绍材料与最终课程论文报告主题。石墨烯目前是凝聚态物理和材料科学最为活跃的研究前沿，这一非传统的二维材料展现出极好的结晶性及电学质量，它在过去短短几年内已充分显示出在理论研究和应用方面的无穷魅力.论文主要介绍石墨烯目前已经发现的具有很好应用前景的方面。虽然只有当商用产品出现时才能肯定其应用的现实性，但凭借其非同寻常的性质我们相信石墨烯将会给世界带来巨变。 关键词：石墨烯应用。 引言：白从2004年安德烈.海姆和康斯坦丁 .诺沃肯洛夫这对师生用胶带分离法首次制得石墨烯后，不仅在2010年获得诺贝尔奖，还引起全球的石墨烯研究热。目前全世界有无数的科研机构与科学工作者在做相关石墨烯的理论、制备、应用方面的研究，并在电化学，功能材料，电子器件，化学吸附等方面都取得了显著地成果。虽然这些都还只是处于研究阶段，还没能应用于实际中，但就目前对石墨烯的研究表明：石墨烯的高导电、透明度高、载流子迁移率快，高比表面积、高力学强度等性质对我们的生活将会带来翻天覆地的变化，相信我们的明天会因石墨烯而更加光明。 石墨烯简介： 石墨烯就碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的一种碳质 新材料，是单层石墨。我们日常生活所见的石墨就是多层的，所以可 通过石墨来制备石墨烯。其发展历程是:

1934年朗道和佩尔斯指出准二晶体材料由于其白身的热力学不稳定，导 致其在常温常压下会迅速分解。 1947年，菲利普华莱士开始研究石墨烯电子结构并指出其结构的不稳定性。1987年穆拉斯首次用“ graphene”来指单层石墨片。 2004年安德烈.海姆和康斯坦丁 .诺沃肯洛夫用胶带分离法制得石墨烯。 可见石墨烯的研究已经有八十左右年，但是在2004年之前，世人都认为二维结构的物质根本不稳定，所以很少有人去研究。现在发现石墨烯不仅在空气中很稳定，而且还具有非常多优良的性质。 石墨烯的应用：将分别按照其特性来介绍其应用。 极高吸附能力：由于石墨烯具有极高的比表面积，其吸附性表现的非常好，是目前已知吸附能力最高的材料。研究发现石墨烯表面进行磺酸基功能化处理，不但可以提局石墨烯的分散性，这种功能化石墨烯对荼和荼酚的吸附能力达到了每克 2.4毫摩尔，是目前吸附能力最高的材料可以用于净化水，比目前常用的活性炭效果要好很多倍，对石墨烯表面修饰其它基团对吸附有机质与重金属离子也具有非常优异的表现；在检测气体是具有很低的噪声信号，可以精确的探测单个气体分子，这也使之在化学传感器和分子探针方面有潜在的应用前景，美国科学家研究出一款只有邮票大小的石墨烯传感器，其具有对氨水和二氧化氮就有非常灵敏的吸收检测功能，可用于炸弹检测，并且可重复使用；此外在储氢方面具有比合金优良的多的性能，有望用于下一代储氢材料，这对于

网络基础知识题库

网络基础知识 一、填空题（10） 1、在交换机中，AUC数据指的是（）。 2、GPRS的常用接入方式有（）和（）两种方式。 3、3G主要有三种标准，包括（）、（）和（），中国移动获得的牌照为（）。 4、电信资源，是指无线电频率、卫星轨道位置、（）等用于实现电信功能且有限的资源。 5、网络与信息安全的三个基本属性，即AIC安全三原则：（）性、（）性、（）性。 6、IMS的全称是（）。 7、TELNET使用（）端口。 8、目前，发送一条短消息的最大长度为（）字节，可以承载（）个英文字符或（）个汉字。 9、GPRS的计费一般以（）为依据。 10、TD三不策略指的是2G用户“不换卡、不换号、()”迁移为TD用户。 二、单项选择题（30） 1．常用的检查网络通不通的指令是（） A、dir B、help C、ping D、print 2．用双绞线连接快速以太网(100M), 最多能传输多远 A、550米 B、50米 C、200米 D、100米 3．Internet 最早和最简单的网络管理工具为 A、Internet Rover B、Ping C、Traceroute D、Cmip 4、下面口令中哪个是最安全的（） A、123456 B、dolphins C、password D、tz0g557x 5、《中国移动通信集团黑龙江有限公司网络与信息安全总纲》是位于网络与信息安全体系的第（）层 A、第一层 B、第二层 C、第三层 D、第四层

6、对企业网络最大的威胁是（）。 A、黑客攻击 B、外国政府 C、竞争对手 D、内部员工的恶意攻击 7、黑龙江短信中心设备的厂家是（） A、华为 B、贝尔 C、斯特奇 D、西门子 8、短消息是通过GSM网络传输的有限长度的（） A、文本信息 B、图形信息 C、语音信息 D、加密信息 9、哈尔滨地区短消息服务中心接入码是（） A、+86 B、+86 C、+86 D、+86 10、短消息发送占用的是（）信道。 A、信令 B、话音 C、数据 D、以上都不对 11、WAP网关产生一个话单文件的条件是（） A、5分钟 B、5000条记录 C、5分钟和5000条记录 D、5分钟或5000条记录 12、WAP网关PUSH使用的端口是（） A、80 B、8000 C、8088 D、8090 13、一个节点可以采用两个不同的信令点编码，分别属于不同的信令网。MSC 采用了国内和国内备用两个信令点编码，位长为二进制（）位和14位。 A、5 B、8