次世代材料的王者 – 石墨烯

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墨烯是“薄x强度”最高的材料。作为碳的一种存在形式,它的导电、导热性比其它任何东西都要强。此外,它不仅是最硬的物质,也是最柔软的材料之一。它可以做到只有原子级别的厚度,也因此被称为“梦幻材料”。

石墨烯可以改变电子行业,进入柔性设备,高能量子计算机,电子衣物乃至可以和人体细胞进行交互的计算机上。

尽管这个材料在十多年以前就被发现了,但直到2010年两个曼切斯特大学的物理学家对其做的实验得到了诺贝尔奖,让这个材料再次引起人们的关注。而直到最近,研究者们开始关注如何商业化制造石墨烯。

美国化学协会提及,石墨烯被发现强度超过钢铁200倍,而且非常薄,一盎司的石墨烯可以覆盖28个足球场。中国科学家制造出了石墨烯气凝胶,是从凝胶体里分离出来的超轻材料,大概是空气重量的七分之一。一立方尺的石墨烯气凝胶可以平衡在一片草叶上。

“石墨烯是世界上少有的同时做到透明、导电导热以及强韧性的材料,”曼切斯特大学的一位讲师 Dr. Aravind Vijayaraghavan 说。“这些属性被同时发现在一种材料上,是非常罕见的事情。”

那这关我们什么事呢?物理学家和研究者生成,很快我们就可以制造出比任何硅基电子设备更薄、更轻、更快的电子设备,还能够让它们变得透明或者有韧性。不怕水的长效电池也指日可待。

2011年,美国西北大学的研究者们将硅和石墨整合在一起制作了一个电池,并声称可以让手机待机超过一周,而且只需十五分钟即可充满。2012年,美国化学协会声称,石墨烯的进展可以让触屏电子设备“薄到只有一张纸那样,还可以折叠起来放进口袋里”。

Dr. Vijayaraghavan 通过石墨烯制造了一个感应器整列 – 包含气体感应器,生物传感器以及灯光感应器,比之前的感应器要小很多。

而在上周,三星的高级技术研究院的研究人员和成均馆大学合作,宣布三星已经知道如何通过硅晶圆来制造高品质石墨烯,并可以用于制造石墨烯晶体管。三星声明这些进步意味着“柔性显示设备、可穿戴设备应用以及下一代电子设备的制造成为可能。”

三星并非唯一研究石墨烯的公司。IBM、诺基亚以及 SanDisk 的研究者们都在研究如何使用这种材料制作感应器、晶体管以及记忆存储设备。

当这些电子设备最终上架后,它们的形态可能和我们目前所用的设备完全不一样。哥伦比亚大学

哥伦比亚大学机械工程学教授 James Hone,说他们现在实验发现石墨烯可以在延长20%的长度同时保持导电性。“只有橡胶制品可以同样做到20%的延展性,而现在电子产品中广泛使用的硅,只能伸展1%,再多就会断掉。”他继续说:“这仅仅是这个材料疯狂的属性之一而已 – 像这种材料,在我们的所知范围内是没有第二个的。”

最牛逼的地方在哪?石墨烯价格低廉。

几乎任何你能想到的电子设备,都可以通过石墨烯来变得更好,更小以及更便宜。

伯克利加利福尼亚大学的科学家们去年制作了石墨烯扬声器音质强于一对森海塞尔耳机,而且要小很多。

关于石墨烯另一个牛逼的地方就是它可以浸在液体里而不会氧化,这是其它导体做不到的。Dr. Vijayaraghavan 说,石墨烯的这些特性可以让电子设备与细胞进行交互,意味着未来一些石墨烯设备可以植入人的体内并和神经系统或者细胞进行交流。

不过,尽管研究者们都认为石墨烯是非常好的下一代电子产品材料,但产业内的传统制造商们都在通过传统的硅基芯片和晶体管来制造元件,因此会减缓更新换代的速度。

如果情况如此,石墨烯可能会先被用在其它产业。去年,盖茨基金投资了一款基于石墨烯的安全套,轻薄不穿透。汽车制造商们也在探索用石墨烯制造车体,有望做出强度高,还能通过太阳能电池为汽车电池充电的汽车。飞机制造商也在希望采用石墨烯作为飞机材料。

而目前,一队麻省理工的国际研究团队正在研究以石墨烯制造量子计算机,进行了一系列的测试

放弃塑料吧。未来,是石墨烯的天下。


Source: NYTimes

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