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石墨烯透明导电高强度可弯曲属于未来的材料

发布时间:2019-03-27 19:21:20

石墨烯:透明、导电、高强度、可弯曲,属于未来的材料 石墨烯是一种将透明、导电、可弯曲,三种特性集于一身的物质,这样的物质极其稀少。它具有改变未来的潜质:能够用于可弯曲设备、电子服饰,量子计算机、甚至是体内植入式计算机

使用石墨烯制造的晶体管,放置在一块具有弹性的塑料上

石墨烯是目前已知的强度最高的物质。它是碳的一种化合物形式,具有高导电的特点,电阻比铜和银更低。石墨烯作为材料的最大特点在于“薄”硬结合。

石墨烯透明导电高强度可弯曲属于未来的材料

有多薄?

石墨烯的厚度:1 个碳原子

石墨烯有改变未来的潜质:它能够用于可弯曲设备、电子服饰,量子计算机、甚至是体内植入式计算机……不过它可不是什么最近才发现的物质。在 2004 年,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯,而证实它可以单独存在。而这两位大师在 2010 年获得了诺贝尔物理学奖,石墨烯才逐渐进入了人们的视野。

美国化学学会 2012 年对石墨烯的性状进行了描述,它的强度比钢硬 200 倍;十分轻薄,一盎司的石墨烯可以铺满 28 个标准足球场。中国科学家此前研制出了世界上最轻的物质:一种石墨烯气凝胶,比空气还要轻 7 倍。

石墨烯是一种集透明、导电、可弯曲,三者为一的物质,”曼彻斯特大学的 Vijayaraghavan 教授如是说,“三者集于一身的物质极其稀少。

那么我们可以,或者说应该拿石墨烯来干啥呢?

物理学家和其他研究者们很快就可以用它来生产更薄、运算、传输速度更快,并且更便宜的电子产品。而且还加上了透明和可弯曲的功能。

2011 年的时候,西北大学的研究者们研制出了一种新型的电池,使用石墨烯和硅制造,号称能够在 15 分钟内充满,然后供使用超过 1 个星期。石墨烯还可以用来制造触摸屏幕,按美国化学学会的形容,将可以“让像纸一样薄”。

Vijayaraghavan 教授也在进行自己的研究:气体、生物、光学的感应元件,都使用石墨烯制造——比目前已有的感应元件体积更小,更适合移动设别。

上上周,三星方面宣布了在石墨烯技术上的最新研究进展:他们已经可以在硅晶圆上铺制高纯度的石墨烯,可以用来制造晶体管。通过这种技术,未来将会有更多的可弯曲显示、可穿戴设备等真正“次时代”的电子设备。

在石墨烯方面一直进行跟踪报道的科技站 Extreme Tech 表示,三星的研究进展将能够真正引领商业级石墨烯产品生产。

而三星并不是唯一一家投入了这种次世代材料研究工作的公司。IBM、诺基亚和闪迪(SanDisk)都在进行石墨烯材料以及感应元件、晶体管,以及存储设备的研制工作。

哥伦比亚大学机械工程专业的一名教授 James Hone 表示,他的实验室研究成果显示石墨烯可以在被拉伸 20% 的情况下继续保持导电性。“还有什么材质能拉伸 20% 还可以用?橡胶?目前大规模应用的电子元器件使用硅制造,拉伸 1% 左右就断了。”

而石墨烯最大的杀手级特性还不仅如此。

首先是便宜。看看现在的电子工业中的产品,你可以想象一下:他们当中的大部分都可以使用石墨烯制造,更好,更轻薄,更便宜。去年加州大学伯克利分校的一群科学家使用石墨烯研制出了一款耳机,和目前顶级的森海塞尔耳机音质差不多,而体积更小,几乎可以被植入耳内,而价格并不高。

其次是防水。石墨烯可以被泡置在多种液体中,而不会像大部分现行的导电材料一样,发生氧化。

综合所有以上总结的特质,石墨烯将可以用于制造植于皮下的电子元器件。或许在未来,人们将可以读取神经系统传达出的信息,或者直接向自己的细胞和组织甚至是肢体直接“发出命令”。

未来前景太美好了,但现实是全世界都在使用硅晶圆制造电子设备,而他们对于新技术的采用速率,并没有我们想象的那样快。

不过这也不要紧,作为石墨烯技术研究领导者的 IBM,目前也在使用该技术支持更多民用领域。去年,比尔和梅琳达·盖茨基金会对石墨烯避孕套的研制工作进行了资金上的支持。使用石墨烯材料制造的避孕套超轻、超薄,而且很难被穿破。

石墨烯材料应用于汽车制造行业的前景也十分美好。一些骑车厂商已经在试制使用石墨烯作为外壳材料的汽车。不但车身重量轻而省油,强度高而保险,石墨烯还可以承担太阳能电池板的功效,为车载电池,甚至是电动汽车的发动机进行供电。

忘掉塑料和硅板吧。未来是石墨烯的世界了。

图文:、百度

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