石墨烯内部碳原子的排列方式与石墨单原子层一样以sp杂化轨道成键，并有如下的特点:碳原子有4个价电子，其中3个电子生成sp键，即每个碳原子都贡献一个位于pz轨道上的未成键电子，近邻原子的pz轨道与平面成垂直方向可形成π键，新形成的π键呈半填满状态。研究证实，石墨烯中碳原子的配位数为3，每两个相邻碳原子间的键长为×10米，键与键之间的夹角为120°。除了σ键与其他碳原子链接成六角环的蜂窝式层状结构外，每个碳原子的垂直于层平面的pz轨道可以形成贯穿全层的多原子的大π键(与苯环类似)，因而具有优良的导电和光学性能。石墨烯在室温下的载流子迁移率约为15000cm/(V·s)，这一数值超过了硅材料的10倍，是已知载流子迁移率比较高的物质锑化铟(InSb)的两倍以上。在某些特定条件下如低温下，石墨烯的载流子迁移率甚至可高达250000cm/(V·s)。与很多材料不一样，石墨烯的电子迁移率受温度变化的影响较小，50~500K之间的任何温度下，单层石墨烯的电子迁移率都在15000cm/(V·s)左右。另外，石墨烯中电子载体和空穴载流子的半整数量子霍尔效应可以通过电场作用改变化学势而被观察到，而科学家在室温条件下就观察到了石墨烯的这种量子霍尔效应。
石墨烯材料的物理特性优异，还具备很高的强度和韧性，在航空航天电子设备上可以得到运用，石墨烯还具有可以吸收雷达波的特点，应用在隐形战机上会起到很高的提升效果。石墨烯材料在太赫兹雷达中起着十分重要的作用，而太赫兹雷达可以发现隐身战机的身影。大家都知道，美国作为世界***强国，在隐身战机领域的发展处于前列，而隐身战机比较大的特点就是隐身性能十分***，但是在太赫兹雷达面前，这些***的隐身战机都会黯然失色，即便是美国*****的F-35战机，都可能会受到威胁。我国在石墨烯材料方面获得的重大突破，让美国羡慕不已也十分警惕只有自身强大，才不会让自己的国家处于被动。这个重大好消息将会在今年被全面推广应用，成为2020年里我们中国一大科技成就。
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