石墨烯 红爆了?

  自2010年英国物理学家发现并揭示石墨烯独特性质开始,石墨烯走进大众视野,成为材料家族特别在触控领域材料家族中光芒四射的新星。石墨烯是目前最薄、最坚硬的纳米材料,因此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。但是,想充分掌握石墨烯的属性并将其应用于实际用途中,研究者还面临着巨大挑战。到底石墨烯有没实际应用的价值,我们离石墨烯时代又还有多远?今天触控技术网就带大家一起——话说石墨烯!

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石墨烯概念诠释

  虽然石墨烯早在10年前就被发现,然而它在2010年才真正获得关注。两名曼彻斯特大学的物理学家因石墨烯实验而获得诺贝尔奖。最近,研究人员集中精力研究如何商业化生产石墨烯。

  石墨烯是目前已知的硬度最高、最薄的材料。它由碳原子以特殊结构排列而成,比其他任何材料都具备更好的导热、导电特性。更令人称奇的是,它不仅是世界上最硬的材料,而且柔韧性也最强。

  石墨烯可以变革电子行业,催生灵活多变的设备、超动力的量子计算机、电子服装及可与身体细胞交流的计算机。厚度只有一层碳原子的石墨烯被称为“奇迹材料”。

石墨烯在触摸屏领域全球研发概况

  目前,在这个领域研究的国家有英美韩中日等,已经产业化的公司有四家,分别是韩国三星、日本索尼、辉锐和二维碳素。美英CambriosTechnologies、3M;日本东丽、东芝、索尼、产综研及信越聚合物;韩国的三星等厂商在石墨烯方面研发迅速。

1、欧美地区

  欧洲是石墨烯的诞生地,十分注重在这一领域提前布局。

  2013年1月,欧盟委员会将石墨烯列为“未来新兴技术旗舰项目”之一,该项目的研究范围十分广泛,其中石墨烯的制备是核心。欧盟委员计划十年提供10亿欧元资助,将石墨烯研究提升至战略高度。[更多]

2、韩国

  近年来,韩国政府积极支持本国科研机构和公司开展石墨烯技术研发及商业化应用研究。在政府的高度重视与支持下,韩国在石墨烯技术走向市场方面取得了诸多突出的成果。[更多]

3、日本

  在与欧美和韩国相比起步稍晚的石墨烯量产技术领域,日本的企业和研究机构在去年几乎同时发布了领先世界的成果。[更多]

4、中国

  中国具有发展石墨烯产业得天独厚的条件。据悉我国石墨矿储量占世界总储量的75%,生产量占世界总产量的72%,是我国少有的几种具有国际竞争优势的矿产之一。截至2012年我国在石墨烯研究领域的文献贡献量已达5072篇,占全球的石墨烯文献量的29.2%,超过美国的27.3%位居世界首位。[更多]

石墨烯实现应用的致命缺陷

  在数字电子技术领域,石墨烯最突出的优点却成为其最致命的缺点。原则上,石墨烯内部具有极高流动性的电子使其能够以极高的速率处理数据,一些石墨烯器件的数据处理速度已达到400千兆赫,是硅器件的数倍。但由于石墨烯的电子间缺乏带隙,一旦开始传输数据则很难再把它关掉,这严重妨碍了逻辑运算的进行,因为逻辑运算的所有问题都是开与关的问题。如果将其他材料掺杂进石墨烯或将石墨烯切割成窄条便可形成狭小的带隙,但这会降低电子的流动速度。因此,研究者正尝试调和石墨烯的电气性能,例如将石墨烯与其他单层材料诸如氮化硼相结合,或者以二硫化钼和钨联硒化物为材料制造晶体管。

  伦敦市cientifica科技公司的timharper认为,石墨烯要想代替硅电子的地位,还有很长的路要走。harper说:“除非真有强有力的理由,否则没有人会放弃硅。”

  此外,正如一些研究者所担心的那样,作为欧洲最高级别的科研项目,石墨烯旗舰项目需要谨慎地航行,以免在危机四伏的政治水域中触礁。

石墨烯是未来高技术产业竞争的战略制高点

  近年来,特别是2007年后,无论是石墨烯研究、论文发表以及研发与产业化,在中国和世界都进入了快速增长期。论文和专利年增幅都超过70%,特别是2009年—2012年,国际专利申请量增幅100%以上,迄今为止全球发表论文已超过3.4万篇,仅2013年就超过1万篇。全球专利申请超过4000件。

  石墨烯是世界高技术发展的战略制高点,引起世界各国的高度关注,尤其是在研发方面竞争激烈。欧盟将石墨烯列入“未来新兴旗舰技术项目”;英国政府把石墨烯作为国家今后四个重点发展方向之一;韩国政府、美国政府、日本政府为石墨烯研发提供源源不断的经费资助;德国政府建立基金会支撑石墨烯的研发。

  各国政府纷纷重视和关注石墨烯的同时,企业也敏锐地抓住时机,表现出对石墨烯的极大兴趣,投入到石墨烯研发和产业化的竞争中。 美国科研机构、加州大学伯克利分校、美国沃贝克材料公司、美国辉锐科技公司、IBM、三星公司、诺基亚、美国卡博特公司、韩国浦项公司、索尼、巴斯夫、拜耳、英国罗罗公司等纷纷抢占石墨烯产业高地。

我国石墨烯研发和产业化的现状及政策建议

  纵观中国与世界,石墨烯产业化与材料革命正处于突破的前夜。虽然目前石墨烯的应用还没有大规模投入市场,也有风险和不确定性,但未来的发展潜力和威力巨大。中国绝不可以丧失这次发展机遇,同时也要防止走弯路,浪费资源、人力和物力。我们要审时度势,制定科学正确理性的发展政策与措施。

一、抓住机遇,有所作为

  目前我们与发达国家处于同一起跑阶段,要抓住机遇,在推进产业化方面尽快有所作为。在世界石墨烯材料革命竞争中,率先创新,引领发展,实现由“跟跑者”向“领跑者”的跨越。

二、制定规划,重点支持

  建议有关方面认真调研,制定石墨烯研发和产业化发展规划。在国家层面设立创新专项,给予重点支持,以企业为主体,产学研协同创新,推动跨越式发展。

三、防止利用石墨烯炒作

  石墨烯可以代替石油,一旦突破将对我国产生巨大的效益,而且降低了石油在国际战略中的地位,对增强我国能源战略安全具有重大意义。

四、制定正确的技术路线和技术标准

  石墨烯发展很快,各方面都纷纷加入到研发和产业化之中。但是,有些企业在发展石墨烯过程中缺乏科学方法和正确的技术路线,盲目发展者可能会走弯路,造成不必要的损失和混乱。建议有关部门组织制定国家石墨烯健康发展的技术政策。同时,要制定技术标准,将技术研发优势转化为行业标准优势,掌握石墨烯发展的话语权。

五、保护国家石墨烯战略资源

  我国是石墨资源大国,近些年大量原料以3000元/吨的价格出口国外,甚至被某些国家进口存入海底。有些企业将石墨资源浸泡式粗加工,以10000元/吨左右的价格出售,导致严重的资源利用浪费。建议政府部门采取有效的对策和措施,这么重要的战略资源,千万不能重蹈稀土的覆辙。

调查

1、在新技术频出的趋势下,你是否看好石墨烯的市场前景?

2、你是否看好石墨烯在触控领域的应用?

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