石墨烯是一种仅有碳单原子厚度（0.335nm）的二维蜂窝结构薄膜材料，凭借独特的结构，在导电、导热等方面性能优异。然而，人工制备的石墨烯存在诸多缺陷，这些缺陷对其性能和应用影响显著。
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*石墨烯中缺陷的分类
石墨烯的缺陷分为本征缺陷和外引入缺陷两类。本征缺陷由非\\(sp^{2}\\)轨道杂化的碳原子组成，源于碳六元环中碳原子数量的变化，有点缺陷、空穴缺陷、线缺陷和 Stone-Wales 缺陷。点缺陷由 C-C 键旋转形成，使六边形结构不规则；空穴缺陷包含单空位、双空位和多空位缺陷，空位会导致石墨烯局部结构重排和活性改变；线缺陷在化学气相沉积法制备时，因石墨烯生长的随机性，晶向不同的部分交叉融合产生；Stone-Wales 缺陷则是石墨烯结构旋转，使四个六元环转变为两个五元环和两个七元环。外引入缺陷指其他原子进入石墨烯结构，有面外杂原子引入缺陷和面内杂原子取代缺陷，分别由金属等杂原子键合和氮、硼等原子取代碳原子形成，对石墨烯的电荷分布、性质及性能影响各异。
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*石墨烯中缺陷的成因
石墨烯缺陷主要源于高能粒子束轰击、化学处理及晶体生长。高能粒子束轰击时，碳原子吸收能量脱离或迁移；化学处理中，石墨烯边缘活性位点反应，导致碳原子损失或引入非碳原子；晶体生长过程里，化学气相沉积法中碳原子堆积不可控，使不同区域的石墨烯碎片交叉并域，产生线缺陷。
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*缺陷对石墨烯性能的影响
缺陷会改变石墨烯的多种性能。化学性能上，带悬键的缺陷增强其反应活性，无悬键缺陷改变 p - 电子密度也能增强活性。导电性能方面，缺陷改变价键键长和杂化轨道类型，影响电特性，不同缺陷对导电性的影响不同。导热性能受缺陷影响显著，缺陷增强声子散射，其数量与导热性能密切相关。力学性能上，缺陷使石墨烯的杨氏模量和拉伸强度下降，不同缺陷影响程度有差异。磁学性能方面，无缺陷的石墨烯本无磁性，但有缺陷的石墨烯在磁场中有响应信号。
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*石墨烯缺陷的研究意义与应用
石墨烯缺陷与其性质紧密相连，决定了其应用。虽然部分应用中晶格缺陷能带来独特性能和新功能，但多数电学和热学应用因缺陷导致的本征性能降低而受限。因此，对石墨烯缺陷的调节和把控，对实现其特定用途至关重要。
#石墨烯 #石墨烯电热毯
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*石墨烯中缺陷的分类
石墨烯的缺陷分为本征缺陷和外引入缺陷两类。本征缺陷由非\\(sp^{2}\\)轨道杂化的碳原子组成，源于碳六元环中碳原子数量的变化，有点缺陷、空穴缺陷、线缺陷和 Stone-Wales 缺陷。点缺陷由 C-C 键旋转形成，使六边形结构不规则；空穴缺陷包含单空位、双空位和多空位缺陷，空位会导致石墨烯局部结构重排和活性改变；线缺陷在化学气相沉积法制备时，因石墨烯生长的随机性，晶向不同的部分交叉融合产生；Stone-Wales 缺陷则是石墨烯结构旋转，使四个六元环转变为两个五元环和两个七元环。外引入缺陷指其他原子进入石墨烯结构，有面外杂原子引入缺陷和面内杂原子取代缺陷，分别由金属等杂原子键合和氮、硼等原子取代碳原子形成，对石墨烯的电荷分布、性质及性能影响各异。
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*石墨烯中缺陷的成因
石墨烯缺陷主要源于高能粒子束轰击、化学处理及晶体生长。高能粒子束轰击时，碳原子吸收能量脱离或迁移；化学处理中，石墨烯边缘活性位点反应，导致碳原子损失或引入非碳原子；晶体生长过程里，化学气相沉积法中碳原子堆积不可控，使不同区域的石墨烯碎片交叉并域，产生线缺陷。
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*缺陷对石墨烯性能的影响
缺陷会改变石墨烯的多种性能。化学性能上，带悬键的缺陷增强其反应活性，无悬键缺陷改变 p - 电子密度也能增强活性。导电性能方面，缺陷改变价键键长和杂化轨道类型，影响电特性，不同缺陷对导电性的影响不同。导热性能受缺陷影响显著，缺陷增强声子散射，其数量与导热性能密切相关。力学性能上，缺陷使石墨烯的杨氏模量和拉伸强度下降，不同缺陷影响程度有差异。磁学性能方面，无缺陷的石墨烯本无磁性，但有缺陷的石墨烯在磁场中有响应信号。
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*石墨烯缺陷的研究意义与应用
石墨烯缺陷与其性质紧密相连，决定了其应用。虽然部分应用中晶格缺陷能带来独特性能和新功能，但多数电学和热学应用因缺陷导致的本征性能降低而受限。因此，对石墨烯缺陷的调节和把控，对实现其特定用途至关重要。
#石墨烯 #石墨烯电热毯
