有了石墨烯,手机屏幕可以轻松弯曲,甚至折叠。
石墨烯的出现有望给我们的生活带来惊喜。可以给手机充电& ldquo秒& rdquo手机屏幕可以轻易弯曲甚至折叠,汽车可以使用石墨烯导电静电轮胎,避免摩擦起电引发爆燃& hellip& hellip从航空空航天、电子信息到节能环保,利用石墨烯的特性,很可能会在很多领域发生巨大的变化。
用石墨烯代替硅可以提高电子芯片的性能。研究人员现在正在将石墨烯的生产和应用引入半导体行业,石墨烯引发的技术革命很可能从我们常见的小芯片开始。
电子芯片的基本材料是硅。然而,随着芯片上元件密度的增加,顶层芯片上两个元件之间的距离小于10纳米,几乎达到了硅材料的极限。想继续提升自己的表现,应该怎么做?研究人员开始尝试用石墨烯部分替代硅的作用。
& ldquo理论上,石墨烯制成的器件频率可以达到硅的10倍甚至100倍,可以应用到雷达上,大大提高雷达的分辨率。并且它被广泛用于通信和成像。& rdquo孔月婵说,而且,目前石墨烯的R&D和生产设备与普通半导体设备相同,现有的技术开发可以基于成熟的设备和工艺,为后续的工程开发奠定基础。
研究人员还在做另一件大事。他们将石墨烯附着在厚度只有50纳米的金箔上,然后用一种新的方法将石墨烯完全转移到软塑料片上。
孔月婵表示,石墨烯可以通过灵活的方法转移到研究人员想要的任何基底上,例如一种用于电子设备的特殊塑料基底。它是灵活的,也适用于晶体管的制备工艺。通过特殊的石墨烯转移技术,将带有石墨烯的金箔附着在塑料片上,并以此为基础,在这种塑料片上制备具有一定功能的电子器件。至关重要的是,这种电子设备很容易弯曲。未来无论是可折叠显示屏,还是可植入人体的可穿戴设备,都有可能通过这样的石墨烯器件来实现。
石墨烯的另一个有前途的应用领域是电能的存储。在天津电力研究所,研究人员正在对最先进的电容器进行研究。电容器和电池一样,可以用来储存电能。它的优势在于充电速度快,几分钟就能充满电,可重复使用数万次。但是它储存的电没有电池多,储存足够的电也无法在生活中使用。
& ldquo这是我们改性石墨烯制备的浆料。下一步,我们将通过涂布机在铝箔上涂布浆料,成为我们石墨烯电容器的正极。& rdquo中国电科化学与物理电源技术18国防科技重点实验室常务副主任丁飞博士表示,电容器材料对电容器的性能有着至关重要的影响。通过对石墨烯材料的进一步修饰,研究人员正在让电容器的储电能力一步步逼近电池,同时其超快的充电速度也能给人们的生活带来更多便利。& ldquo我们正在制作的改性石墨烯电容器可以在几分钟内充满,一段时间后其能量密度有望接近现有锂电池。& rdquo
能量密度是指具有一定空或质量的物质所储存的能量的多少。能量密度越高,这种物质的储能能力越强。据丁飞介绍,目前,他们研发的改性石墨烯电容器样品的能量密度已经达到传统电容器的3倍以上。尽管仍处于实验室研究阶段,但由于石墨烯材料的强大能力,R&D团队可以看到改性石墨烯电容器的广阔应用前景。
以后充电设施越来越完善,电动车就用石墨烯电池,充满电可能要两三分钟。
中国电工第五十五研究所所长、微波毫米波单片集成与模块化电路重点实验室主任高涛认为,即使在实验室条件下,石墨烯的神奇性能仍然没有完全释放出来。同时,技术层面还有很多挑战,距离大规模应用还有很长的路要走。但是,通过加强需求和研究的结合,不断在石墨烯材料制备和器件研制方面取得重要突破,石墨烯这种新一代战略性新兴材料将极大地改变人们的生活。
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