神级万能材料石墨烯的电子行业应用

2014年04月17日  |  00:55分类:关于未来,关于现在  |  标签:  |  208 次浏览

据《纽约时报》报道,石墨烯是一种神奇的材料,它具备颠覆当前所有电子设备的潜质,是“材料的未来和电子行业的救命稻草”。报道称,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。厚度只有一层碳原子的石墨烯被称为“奇迹材料”。

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什么是石墨烯?

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。

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。

2012年,美国化学学会称石墨烯的强度是钢铁的200倍,它如此轻薄,以至于1盎司的石墨烯可以覆盖28个足球场。中国科学家曾合成石墨烯气凝胶,密度只有空气的1/6;一立方英寸(约16.39立方厘米)的石墨烯气凝胶放在一片草叶上,草叶不会变形。

“石墨烯是世界上为数不多同时具备透明、导电和柔性三大属性的材料。”曼彻斯特大学讲师亚拉文博士(Aravind Vijayaraghavan说道,“这三种属性很少能在同一个材料上出现。”

石墨烯能做什么?

那么我们可以用石墨烯来做什么?物理学家和研究人员表示,由于石墨烯可以让电子产品的屏幕更清晰且具备柔性特质,这些产品将比以往采用硅材料的设备更薄、更快、更便宜。另外,续航时间长的电池也可具备防水性能。

2011年,美国西北大学的研究人员以石墨烯和硅为原料制造电池,该大学表示这种电池可以让手机“电池用上一周,每次充电只需15分钟”。

2012年,美国化学学会表示,石墨烯技术进步将使得“手机薄如纸张,能够折叠装入口袋”。

亚拉文博士正基于石墨烯研制一系列传感器,包括气体传感器、生物传感器和光传感器,它们的体型比以往更小。

上周,与韩国成均馆大学合作的三星尖端技术研究所的研究人员称,三星已找到在硅片上制造高质量石墨烯的方法。三星在声明中表示,这些技术进步意味着公司可以开始制造“柔性显示屏、可穿戴产品和其他下一代电子产品”。

科技博客Extreme tech撰稿人塞巴斯蒂安•安东尼(sebastian anthony)表示,三星的突破最终将成为“石墨烯商业化的救命稻草”。

三星并不是唯一研究石墨烯的科技公司,IBM、诺基亚和SanDisk公司的研究人员都在尝试用石墨烯材料创造新型传感器、晶体管和存储器。

石墨烯的未来

当上述设备真正摆到商店货架时,它们的外形和体验可能是我们从未见过的。

哥伦比亚大学机械工程教授詹姆斯•豪恩(Jams Hone)表示,他的实验室发现石墨烯拉伸20%后仍能保持导电性。他道:“你知道还有什么可以被拉伸20%吗?答案是橡胶。相比之下,电子产品普遍采用的硅材料仅能被拉伸1%。”

他继续说道:“这只是石墨烯疯狂的一面——几乎没有其他材料能它这样。”

你问最大的优势?石墨烯最大的优势是价格便宜。

当今电子行业的很多产品都能利用石墨烯而变得更好、更小、更便宜。

加利福尼亚大学伯克利分校的科学家去年制造了一款石墨烯扬声器,音质等同于甚至好于森海塞尔耳机,体型更小。

石墨烯迷人的地方还在于,它可浸入液体不被氧化,这一点与其他导电材料完全不同。

亚拉文博士说道,石墨烯研究正在向让电子产品与生物系统融合的方向转变。换句话说,石墨烯产品可以植入你的身体中,读取神经系统信息或同细胞对话。

不过,虽然研究人员相信石墨烯将用于下一代电子产品,但整个行业都在使用传统硅芯片和晶体管制造电子产品,他们接纳石墨烯速度可能很缓慢。

倘若真是这样,石墨烯会优先用于其他行业。去年,比尔及梅琳达-盖茨基金会拿出10万美元奖金,奖励利用石墨烯创造出更薄、更轻和更稳固的安全套科学家。

汽车制造商正在探索研制机身采用石墨烯的电动汽车,石墨烯不仅对机身起到保护作用,还将作为太阳能面板为汽车供电。飞机制造商也希望利用石墨烯制造飞机。

如果这些还不够,石墨烯或有助量子计算机的制造。麻省理工学院的国际研究团队正在利用石墨烯研究量子计算机,它将是未来计算行业的大市场。

总之,忘记塑料吧,石墨烯才是我们的未来。

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