波蘭研發(fā)新方法可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模低成本生產(chǎn)石墨烯

1、 福建科達(dá)衡器有限公司 波蘭研發(fā)新方法可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模低成本生產(chǎn)石墨烯編者按：石墨烯是當(dāng)今世界上最薄同時(shí)也是最堅(jiān)硬的納米材料，其潛在的應(yīng)用范圍極廣。但是這種革命性的材料卻一直面臨一個(gè)難題，就是生產(chǎn)成本極其高昂。最近，波蘭科學(xué)家找到了一種新的方法，可以以相當(dāng)?shù)土某杀敬笠?guī)模生產(chǎn)這種材料。 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。是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個(gè)碳原子厚度的二維材料。石墨烯一直被認(rèn)為是假設(shè)性的結(jié)構(gòu)，無(wú)法單獨(dú)穩(wěn)定存在，直至2004年，英國(guó)曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈海姆和康斯坦丁諾沃肖洛夫，成功地在實(shí)驗(yàn)中從石墨中分離出石墨烯

2、，而證實(shí)它可以單獨(dú)存在。他們發(fā)現(xiàn)能用一種非常簡(jiǎn)單方法得到越來(lái)越薄的石墨薄片，就是石墨薄片兩面粘在一種特殊的膠帶上，撕開(kāi)膠帶，就能把石墨片一分為二。不斷地這樣的操作，于是薄片越來(lái)越薄，最后，他們得到了僅由一層碳原子構(gòu)成薄片，這就是石墨烯。這以后，制備石墨烯新方法層出不窮，經(jīng)過(guò)5年的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)，將石墨烯帶入工業(yè)化生產(chǎn)領(lǐng)域已為時(shí)不遠(yuǎn)了。兩人也因“在二維石墨烯材料的開(kāi)創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)”為由，共同獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 石墨烯目前是世上最薄卻也是最堅(jiān)硬的納米材料，它幾乎是完全透明的，只吸收2.3的光；石墨烯的電阻率低，比銅和銀還低，而它的電子遷移率很高。常溫下其電子遷移率超過(guò)15000cm2/Vs，

3、遠(yuǎn)高于硅材料晶體管開(kāi)啟速度，用它做石墨烯晶體管及石墨烯微機(jī)械系統(tǒng)，可以大大提升處理器的時(shí)鐘主頻，麻省理工學(xué)院電子工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)系副教授TomasPalacios曾表示，在現(xiàn)有技術(shù)條件下，產(chǎn)生4、5GHz以上的頻率難度都相當(dāng)高。而石墨烯倍頻器可以讓系統(tǒng)運(yùn)行在500GHz到1000GHz的范疇內(nèi)。 據(jù)波蘭的媒體報(bào)道，羅茲理工大學(xué)與華沙電子材料技術(shù)研究所的科學(xué)家合作找到了一種新的方法，通過(guò)這種方法可以以不到300美金每平方厘米的價(jià)格大規(guī)模生產(chǎn)石墨烯這種神奇的納米材料。波蘭研究人員表示，相關(guān)的生產(chǎn)設(shè)備明年就可以出售給國(guó)外的用戶。 據(jù)NPDDisplaySearch的數(shù)據(jù)顯示，2013年全球電子設(shè)備觸

4、摸屏總面積同比將增長(zhǎng)兩倍，達(dá)到2550萬(wàn)平方米，2012年約為1200萬(wàn)平方米。預(yù)計(jì)到2015年，觸摸屏生產(chǎn)面積將達(dá)到3590萬(wàn)平方米。 隨著全球電子設(shè)備觸摸屏總面積的不斷增長(zhǎng)，生產(chǎn)觸摸屏的稀有金屬銦材料將被耗盡。因?yàn)楝F(xiàn)代觸摸屏的表面都會(huì)用到一層銦錫氧化物，具有較好的透明性和導(dǎo)電性，所以廣泛應(yīng)用于顯示產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。然而銦金屬屬于稀有金屬，全球存量非常稀少，隨著智能手機(jī)、平板電腦和其他現(xiàn)代電子設(shè)備需求量大增，未來(lái)銦金屬將會(huì)告罄，而目前尋找銦金屬的替代性材料成為全球各地?zé)衢T的研發(fā)項(xiàng)目。 由于石墨烯實(shí)質(zhì)上是一種透明、良好的導(dǎo)體，適合用來(lái)制造透明觸摸屏、光板、太陽(yáng)能電池等產(chǎn)品，是一種用途非常廣泛地材料。這里，著重介紹替代金屬銦的材料石墨烯在未來(lái)觸摸屏市場(chǎng)的應(yīng)用前景。 目前石墨烯材料可以分為兩類，一類是由單層或多層石墨烯構(gòu)成的薄膜，另一類是由多層石墨烯（10層以下）構(gòu)成的微片。石墨烯薄膜又細(xì)分為單晶薄膜和多晶薄膜；其中，單晶薄膜可用于制造集成電路，但距離產(chǎn)業(yè)化的距離還很遙遠(yuǎn)。多晶薄膜則有望在510年內(nèi)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，可替代ITO玻璃用于制造觸摸屏（特別是柔性電子產(chǎn)品）和其他需要透明導(dǎo)電材料的應(yīng)用領(lǐng)域。 目前，在這個(gè)領(lǐng)域研究的國(guó)家有英美韓中日等，已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化的公司有四家，分別是韓國(guó)三星、日本索