數(shù)碼界新貴材料：石墨烯

孫琪深

石墨烯智慧型手機即將問世？Samsung Techwin研發(fā)部、首爾大學化學系教授Hong Byung-hee和他所帶領(lǐng)的研究員2月10日宣布，他們已成功開發(fā)出利用大尺寸石墨烯薄膜制造的觸控螢幕，并將之安裝到三星電子的Galaxy智能手機。目前看Galaxy S5即將發(fā)布可能趕不上了，所以最有可能首先用上這種材料的智能手機很可能將是Galaxy Note 4。

如此神奇的石墨烯材料究竟是什么，竟然可以獲得三星的垂青用在三星最高端的智能設(shè)備Galaxy系列上？

石墨烯是一種由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)的新材料，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，是只有一個碳原子厚度的二維材料。石墨烯不僅是已知材料中最薄的一種，還非常牢固堅硬；作為單質(zhì)，它在室溫下傳遞電子的速度比已知導體都快。石墨烯材料自誕生之日起，就被科學家寄予厚望，它優(yōu)異的電子性能使在新型電子產(chǎn)品開發(fā)、高容量電池等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用前景。也正因為如此，石墨烯被稱為“黑金”，是“新材料之王”，科學家甚至預言石墨烯將“徹底改變21世紀”。

其實石墨烯并不是現(xiàn)在現(xiàn)在才發(fā)現(xiàn)的材料，早在20世紀初，X射線晶體學的創(chuàng)立以來，科學家就已經(jīng)開始接觸到石墨烯了。但分離制成石墨烯的方法一直難以突破。甚至到現(xiàn)在石墨烯的價格仍然10倍于黃金。

2010年10月5日，瑞典皇家科學院宣布，將2010年諾貝爾物理學獎授予英國曼徹斯特大學科學家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，以表彰他們在石墨烯材料方面的卓越研究。海姆和諾沃肖洛夫于2004年制成石墨烯材料。

在應(yīng)用前景上，根據(jù)石墨烯超薄，強度超大的特性，石墨烯可被廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域，比如超輕防彈衣，超薄超輕型飛機材料等。根據(jù)其優(yōu)異的導電性，使它在微電子領(lǐng)域也具有巨大的應(yīng)用潛力。石墨烯有可能會成為硅的替代品，制造超微型晶體管，用來生產(chǎn)未來的超級計算機，碳元素更高的電子遷移率可以使未來的計算機獲得更高的速度。

在麻省理工學院的一份學術(shù)報告中指出，石墨烯已經(jīng)被視為用于打造第三代太陽能電池的最佳備選材料之一。這種技術(shù)將為一些小型隨身電子設(shè)備提供源源不斷的能量，如數(shù)碼相機、手機等。

巧合的是，蘋果公司剛剛提交了一份專利申請，申請內(nèi)容正是關(guān)于在一些設(shè)備中搭載太陽能電池的解決方案。業(yè)內(nèi)人士猜測，該專利與麻省理工學院的石墨烯太陽能電池的科研成果有關(guān)。

在中國，石墨烯的開發(fā)也在進行中，石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟秘書長李義春認為原先業(yè)內(nèi)普遍認為石墨烯實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化至少需要5年的時間，但是目前，我國在石墨烯應(yīng)用方面的研究成果層出不窮，在某些領(lǐng)域，石墨烯可能只需要2-3年的時間就可以實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。他說：“目前石墨烯及其相關(guān)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展非常快，產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用大大超出預期。有些預計2020年才能完成的應(yīng)用，極有可能在2015年就能實現(xiàn)。雖然石墨烯產(chǎn)業(yè)的走向是樂觀的，但的確還需要時間?！眅ndprint