“奇材料”石墨烯:變革電子業(yè) IT廠商競(jìng)購
據(jù)《紐約時(shí)報(bào)》報(bào)道,石墨烯是一種神奇的材料,它具備顛覆當(dāng)前所有電子設(shè)備的潛質(zhì),是“材料的未來和電子行業(yè)的救命稻草”。報(bào)道稱,石墨烯是目前已知的硬度最高、最薄的材料。它由碳原子以特殊結(jié)構(gòu)排列而成,比其他任何材料都具備更好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電特性。更令人稱奇的是,它不僅是世界上最硬的材料,而且柔韌性也最強(qiáng)。厚度只有一層碳原子的石墨烯被稱為“奇跡材料”。
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/247008.htm什么是石墨烯?
石墨烯可以變革電子行業(yè),催生靈活多變的設(shè)備、超動(dòng)力的量子計(jì)算機(jī)、電子服裝及可與身體細(xì)胞交流的計(jì)算機(jī)。
雖然石墨烯早在10年前就被發(fā)現(xiàn),然而它在2010年才真正獲得關(guān)注。兩名曼徹斯特大學(xué)的物理學(xué)家因石墨烯實(shí)驗(yàn)而獲得諾貝爾獎(jiǎng)。最近,研究人員集中精力研究如何商業(yè)化生產(chǎn)石墨烯。
2012年,美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)稱石墨烯的強(qiáng)度是鋼鐵的200倍,它如此輕薄,以至于1盎司的石墨烯可以覆蓋28個(gè)足球場(chǎng)。中國(guó)科學(xué)家曾合成石墨烯氣凝膠,密度只有空氣的1/6;一立方英寸(約16.39立方厘米)的石墨烯氣凝膠放在一片草葉上,草葉不會(huì)變形。
“石墨烯是世界上為數(shù)不多同時(shí)具備透明、導(dǎo)電和柔性三大屬性的材料?!甭鼜厮固卮髮W(xué)講師亞拉文博士(AravindVijayaraghavan說道,“這三種屬性很少能在同一個(gè)材料上出現(xiàn)?!?/p>
石墨烯能做什么?
那么我們可以用石墨烯來做什么?物理學(xué)家和研究人員表示,由于石墨烯可以讓電子產(chǎn)品的屏幕更清晰且具備柔性特質(zhì),這些產(chǎn)品將比以往采用硅材料的設(shè)備更薄、更快、更便宜。另外,續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)的電池也可具備防水性能。
2011年,美國(guó)西北大學(xué)的研究人員以石墨烯和硅為原料制造電池,該大學(xué)表示這種電池可以讓手機(jī)“電池用上一周,每次充電只需15分鐘”。
2012年,美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)表示,石墨烯技術(shù)進(jìn)步將使得“手機(jī)薄如紙張,能夠折疊裝入口袋”。
亞拉文博士正基于石墨烯研制一系列傳感器,包括氣體傳感器、生物傳感器和光傳感器,它們的體型比以往更小。
上周,與韓國(guó)成均館大學(xué)合作的三星尖端技術(shù)研究所的研究人員稱,三星已找到在硅片上制造高質(zhì)量石墨烯的方法。三星在聲明中表示,這些技術(shù)進(jìn)步意味著公司可以開始制造“柔性顯示屏、可穿戴產(chǎn)品和其他下一代電子產(chǎn)品”。
科技博客Extremetech撰稿人塞巴斯蒂安?安東尼(sebastiananthony)表示,三星的突破最終將成為“石墨烯商業(yè)化的救命稻草”。
三星并不是唯一研究石墨烯的科技公司,IBM、諾基亞和SanDisk公司的研究人員都在嘗試用石墨烯材料創(chuàng)造新型傳感器、晶體管和存儲(chǔ)器。
石墨烯的未來
當(dāng)上述設(shè)備真正擺到商店貨架時(shí),它們的外形和體驗(yàn)可能是我們從未見過的。
哥倫比亞大學(xué)機(jī)械工程教授詹姆斯?豪恩(JamsHone)表示,他的實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)石墨烯拉伸20%后仍能保持導(dǎo)電性。他道:“你知道還有什么可以被拉伸20%嗎?答案是橡膠。相比之下,電子產(chǎn)品普遍采用的硅材料僅能被拉伸1%?!?/p>
他繼續(xù)說道:“這只是石墨烯瘋狂的一面——幾乎沒有其他材料能它這樣?!?/p>
你問最大的優(yōu)勢(shì)?石墨烯最大的優(yōu)勢(shì)是價(jià)格便宜。
當(dāng)今電子行業(yè)的很多產(chǎn)品都能利用石墨烯而變得更好、更小、更便宜。
加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的科學(xué)家去年制造了一款石墨烯揚(yáng)聲器,音質(zhì)等同于甚至好于森海塞爾耳機(jī),體型更小。
石墨烯迷人的地方還在于,它可浸入液體不被氧化,這一點(diǎn)與其他導(dǎo)電材料完全不同。
亞拉文博士說道,石墨烯研究正在向讓電子產(chǎn)品與生物系統(tǒng)融合的方向轉(zhuǎn)變。換句話說,石墨烯產(chǎn)品可以植入你的身體中,讀取神經(jīng)系統(tǒng)信息或同細(xì)胞對(duì)話。
不過,雖然研究人員相信石墨烯將用于下一代電子產(chǎn)品,但整個(gè)行業(yè)都在使用傳統(tǒng)硅芯片和晶體管制造電子產(chǎn)品,他們接納石墨烯速度可能很緩慢。
倘若真是這樣,石墨烯會(huì)優(yōu)先用于其他行業(yè)。去年,比爾及梅琳達(dá)-蓋茨基金會(huì)拿出10萬美元獎(jiǎng)金,獎(jiǎng)勵(lì)利用石墨烯創(chuàng)造出更薄、更輕和更穩(wěn)固的安全套科學(xué)家。
汽車制造商正在探索研制機(jī)身采用石墨烯的電動(dòng)汽車,石墨烯不僅對(duì)機(jī)身起到保護(hù)作用,還將作為太陽能面板為汽車供電。飛機(jī)制造商也希望利用石墨烯制造飛機(jī)。
如果這些還不夠,石墨烯或有助量子計(jì)算機(jī)的制造。麻省理工學(xué)院的國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)正在利用石墨烯研究量子計(jì)算機(jī),它將是未來計(jì)算行業(yè)的大市場(chǎng)。
總之,忘記塑料吧,石墨烯才是我們的未來。
4月14日,紐約時(shí)報(bào)的作者NickBilton發(fā)文,描述石墨烯的未來遠(yuǎn)景。這種世界上硬度最大的材料,還能同時(shí)做到透明、導(dǎo)電、可變形、防水……NickBilton在文中引援大量的學(xué)術(shù)論文指,這種材料將會(huì)對(duì)目前的電子設(shè)備有著顛覆性的影響。
早前甚至有傳聞指,蘋果新一代iOS設(shè)備的太陽能電池當(dāng)中將會(huì)使用石墨烯。就在幾天前,三星還宣布他們已經(jīng)能夠打造含有石墨烯材料的晶體管,這可以讓他們進(jìn)一步制造“靈活顯示設(shè)備、可穿戴設(shè)備以及其他下一代電子產(chǎn)品”。
石墨烯在2004年被發(fā)現(xiàn),但是最近幾年隨著可穿戴設(shè)備、柔性屏幕、太陽能充電等概念的大熱,聚光燈又重新打在了這種材料上。你可以用石墨烯來做什么?至少有幾個(gè)方向是可以確定的:讓電子設(shè)備更加輕薄、速度更快、替代硅價(jià)格更加便宜、續(xù)航顯著提升,甚至是聽起來很是玄幻的“水下充電”。
2011年西北大學(xué)曾經(jīng)使用石墨烯和硅制造出一款新型電池,據(jù)稱使用這種電池的手機(jī)續(xù)航可達(dá)1周,而且每次充電只需要15分鐘。而美國(guó)化學(xué)協(xié)會(huì)在2012年更是稱,石墨烯做成的屏幕可以像紙一樣輕薄可攜帶。
除了前文提及的三星之外,IBM、諾基亞以及SanDisk也正在試驗(yàn)石墨烯材料制作下一代的感應(yīng)器,晶體導(dǎo)管以及儲(chǔ)存材料。
伯克利大學(xué)在2013年曾經(jīng)做出一臺(tái)石墨烯材質(zhì)的耳機(jī),在音質(zhì)與森海塞爾的耳機(jī)相同甚至更好的情況下,石墨烯耳機(jī)的價(jià)格體積更小,而且價(jià)格更低。
而前文提過更加玄幻的水下導(dǎo)電,石墨烯也可以做到,而且并不需要像其他材料一樣鍍氧化層。比爾蓋茨基金會(huì)在去年曾經(jīng)投錢研究含有石墨烯的避孕套,據(jù)悉能夠做出更加輕、薄,而且不會(huì)滲水的新一代產(chǎn)品。
而石墨烯的未來在電子產(chǎn)品的應(yīng)用,很可能是整合在我們的本來的生理系統(tǒng)當(dāng)中。曼徹斯特大學(xué)的AravindVijayaraghavan教授稱,未來石墨烯材料可能運(yùn)用在可移植到人體的設(shè)備當(dāng)中,讀取人的身體數(shù)據(jù),或者進(jìn)行治療。
但也有業(yè)內(nèi)的人們認(rèn)為這只是一場(chǎng)炒未來概念的游戲。因?yàn)槭┈F(xiàn)在的提取成本還太高。而且由于現(xiàn)有的氧化還原、化學(xué)氣相沉積等制備方法難以平衡成本和成品的導(dǎo)電效率,石墨烯制備還沒有形成產(chǎn)業(yè)化。因此離大規(guī)模運(yùn)用在商業(yè)產(chǎn)品中,可能還需要10年左右的時(shí)間。
《彭博社》報(bào)道認(rèn)為,當(dāng)今移動(dòng)設(shè)備已經(jīng)變得越來越薄,一些設(shè)備已經(jīng)可以戴到用戶手腕或者其他身體部位上。在這樣的發(fā)展形勢(shì)下,石墨烯因?yàn)槠浔旧淼奶刭|(zhì),很可能成為未來的神奇材料。
石墨烯強(qiáng)度超過鋼材,柔軟性優(yōu)于塑料,傳導(dǎo)性能比金屬好,因此這種材料可能會(huì)在硬件設(shè)計(jì)和制造業(yè)中引起新一輪革命。它可以讓設(shè)備變得更薄更柔軟,《彭博社》認(rèn)為它可能成為蘋果和三星的下一個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)。
石墨烯(Graphene)是一種由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)的新材料。其碳原子的排列方式使這種材料的強(qiáng)度超過鋼,甚至是鉆石。石墨烯是已知的世上最薄、最堅(jiān)硬的納米材料,幾乎完全透明,肉眼不易察覺。在制造過程中,它可以使用到其他材料中,用于生產(chǎn)柔性屏幕和其他可延展設(shè)備。
報(bào)道表示,蘋果、三星和谷歌目前貌似已經(jīng)在競(jìng)爭(zhēng)收購,將這種材料用于移動(dòng)和可穿戴設(shè)備中的相關(guān)知識(shí)產(chǎn)權(quán)都收入囊中。據(jù)預(yù)測(cè),到2016年全球移動(dòng)設(shè)備銷量將高達(dá)8470億美元,未來五年可穿戴設(shè)備的銷量將高達(dá)190億美元。在這樣的情況下,掌握了石墨烯的開發(fā)技術(shù)就成為了公司未來在電子設(shè)備市場(chǎng)發(fā)展的關(guān)鍵。
目前石墨烯未能廣泛使用的最大障礙就是生產(chǎn)成本太高。首爾國(guó)立大學(xué)教授HongByungHee已經(jīng)解決了技術(shù)和制造方面的問題,他擁有一項(xiàng)量產(chǎn)石墨烯屏幕的技術(shù)。
在對(duì)石墨烯的研究方面,蘋果則保持沉默,蘋果發(fā)言人也拒絕對(duì)《彭博社》的報(bào)道進(jìn)行置評(píng)。
評(píng)論