“奇跡材料”石墨烯 深受IT廠商青睞

　　據(jù)《紐約時(shí)報(bào)》報(bào)道，石墨烯是一種神奇的材料，它具備顛覆當(dāng)前所有電子設(shè)備的潛質(zhì)，是“材料的未來和電子行業(yè)的救命稻草”。報(bào)道稱，石墨烯是目前已知的硬度最高、最薄的材料。它由碳原子以特殊結(jié)構(gòu)排列而成，比其他任何材料都具備更好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電特性。更令人稱奇的是，它不僅是世界上最硬的材料，而且柔韌性也最強(qiáng)。厚度只有一層碳原子的石墨烯被稱為“奇跡材料”。

　　什么是石墨烯？

　　石墨烯可以變革電子行業(yè)，催生靈活多變的設(shè)備、超動力的量子計(jì)算機(jī)、電子服裝及可與身體細(xì)胞交流的計(jì)算機(jī)。

　　雖然石墨烯早在10年前就被發(fā)現(xiàn)，然而它在2010年才真正獲得關(guān)注。兩名曼徹斯特大學(xué)的物理學(xué)家因石墨烯實(shí)驗(yàn)而獲得諾貝爾獎。最近，研究人員集中精力研究如何商業(yè)化生產(chǎn)石墨烯。

　　2012年，美國化學(xué)學(xué)會稱石墨烯的強(qiáng)度是鋼鐵的200倍，它如此輕薄，以至于1盎司的石墨烯可以覆蓋28個(gè)足球場。中國科學(xué)家曾合成石墨烯氣凝膠，密度只有空氣的1/6；一立方英寸（約16.39立方厘米）的石墨烯氣凝膠放在一片草葉上，草葉不會變形。

　　“石墨烯是世界上為數(shù)不多同時(shí)具備透明、導(dǎo)電和柔性三大屬性的材料?！甭鼜厮固卮髮W(xué)講師亞拉文博士（Aravind Vijayaraghavan說道，“這三種屬性很少能在同一個(gè)材料上出現(xiàn)。”

　　石墨烯能做什么？

　　那么我們可以用石墨烯來做什么？物理學(xué)家和研究人員表示，由于石墨烯可以讓電子產(chǎn)品的屏幕更清晰且具備柔性特質(zhì)，這些產(chǎn)品將比以往采用硅材料的設(shè)備更薄、更快、更便宜。另外，續(xù)航時(shí)間長的電池也可具備防水性能。

　　2011年，美國西北大學(xué)的研究人員以石墨烯和硅為原料制造電池，該大學(xué)表示這種電池可以讓手機(jī)“電池用上一周，每次充電只需15分鐘”。

　　2012年，美國化學(xué)學(xué)會表示，石墨烯技術(shù)進(jìn)步將使得“手機(jī)薄如紙張，能夠折疊裝入口袋”。

　　亞拉文博士正基于石墨烯研制一系列傳感器，包括氣體傳感器、生物傳感器和光傳感器，它們的體型比以往更小。

　　上周，與韓國成均館大學(xué)合作的三星尖端技術(shù)研究所的研究人員稱，三星已找到在硅片上制造高質(zhì)量石墨烯的方法。三星在聲明中表示，這些技術(shù)進(jìn)步意味著公司可以開始制造“柔性顯示屏、可穿戴產(chǎn)品和其他下一代電子產(chǎn)品”。

　　科技博客Extreme tech撰稿人塞巴斯蒂安？安東尼（sebastian anthony）表示，三星的突破最終將成為“石墨烯商業(yè)化的救命稻草”。

　　三星并不是唯一研究石墨烯的科技公司，IBM、諾基亞和SanDisk公司的研究人員都在嘗試用石墨烯材料創(chuàng)造新型傳感器、晶體管和存儲器。

　　石墨烯的未來

　　當(dāng)上述設(shè)備真正擺到商店貨架時(shí)，它們的外形和體驗(yàn)可能是我們從未見過的。

　　哥倫比亞大學(xué)機(jī)械工程教授詹姆斯？豪恩（Jams Hone）表示，他的實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)石墨烯拉伸20%后仍能保持導(dǎo)電性。他道：“你知道還有什么可以被拉伸20%嗎？答案是橡膠。相比之下，電子產(chǎn)品普遍采用的硅材料僅能被拉伸1%。”

　　他繼續(xù)說道：“這只是石墨烯瘋狂的一面--幾乎沒有其他材料能它這樣?！?/p>

　　你問最大的優(yōu)勢？石墨烯最大的優(yōu)勢是價(jià)格便宜。

　　當(dāng)今電子行業(yè)的很多產(chǎn)品都能利用石墨烯而變得更好、更小、更便宜。

　　加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的科學(xué)家去年制造了一款石墨烯揚(yáng)聲器，音質(zhì)等同于甚至好于森海塞爾耳機(jī)，體型更小。

　　石墨烯迷人的地方還在于，它可浸入液體不被氧化，這一點(diǎn)與其他導(dǎo)電材料完全不同。

　　亞拉文博士說道，石墨烯研究正在向讓電子產(chǎn)品與生物系統(tǒng)融合的方向轉(zhuǎn)變。換句話說，石墨烯產(chǎn)品可以植入你的身體中，讀取神經(jīng)系統(tǒng)信息或同細(xì)胞對話。

　　不過，雖然研究人員相信石墨烯將用于下一代電子產(chǎn)品，但整個(gè)行業(yè)都在使用傳統(tǒng)硅芯片和晶體管制造電子產(chǎn)品，他們接納石墨烯速度可能很緩慢。

　　倘若真是這樣，石墨烯會優(yōu)先用于其他行業(yè)。去年，比爾及梅琳達(dá)-蓋茨基金會拿出10萬美元獎金，獎勵(lì)利用石墨烯創(chuàng)造出更薄、更輕和更穩(wěn)固的安全套科學(xué)家。

　　汽車制造商正在探索研制機(jī)身采用石墨烯的電動汽車，石墨烯不僅對機(jī)身起到保護(hù)作用，還將作為太陽能面板為汽車供電。飛機(jī)制造商也希望利用石墨烯制造飛機(jī)。

　　如果這些還不夠，石墨烯或有助量子計(jì)算機(jī)的制造。麻省理工學(xué)院的國際研究團(tuán)隊(duì)正在利用石墨烯研究量子計(jì)算機(jī)，它將是未來計(jì)算行業(yè)的大市場。

　　總之，忘記塑料吧，石墨烯才是我們的未來。

　　4月14日，紐約時(shí)報(bào)的作者Nick Bilton發(fā)文，描述石墨烯的未來遠(yuǎn)景。這種世界上硬度最大的材料，還能同時(shí)做到透明、導(dǎo)電、可變形、防水……Nick Bilton在文中引援大量的學(xué)術(shù)論文指，這種材料將會對目前的電子設(shè)備有著顛覆性的影響。

　　早前甚至有傳聞指，蘋果新一代iOS設(shè)備的太陽能電池當(dāng)中將會使用石墨烯。就在幾天前，三星還宣布他們已經(jīng)能夠打造含有石墨烯材料的晶體管，這可以讓他們進(jìn)一步制造“靈活顯示設(shè)備、可穿戴設(shè)備以及其他下一代電子產(chǎn)品”。

　　石墨烯在2004年被發(fā)現(xiàn)，但是最近幾年隨著可穿戴設(shè)備、柔性屏幕、太陽能充電等概念的大熱，聚光燈又重新打在了這種材料上。你可以用石墨烯來做什么？至少有幾個(gè)方向是可以確定的：讓電子設(shè)備更加輕薄、速度更快、替代硅價(jià)格更加便宜、續(xù)航顯著提升，甚至是聽起來很是玄幻的“水下充電”。

　　2011年西北大學(xué)曾經(jīng)使用石墨烯和硅制造出一款新型電池，據(jù)稱使用這種電池的手機(jī)續(xù)航可達(dá)1周，而且每次充電只需要15分鐘。而美國化學(xué)協(xié)會在2012年更是稱，石墨烯做成的屏幕可以像紙一樣輕薄可攜帶。

　　除了前文提及的三星之外，IBM、諾基亞以及SanDisk也正在試驗(yàn)石墨烯材料制作下一代的感應(yīng)器，晶體導(dǎo)管以及儲存材料。

　　伯克利大學(xué)在2013年曾經(jīng)做出一臺石墨烯材質(zhì)的耳機(jī)，在音質(zhì)與森海塞爾的耳機(jī)相同甚至更好的情況下，石墨烯耳機(jī)的價(jià)格體積更小，而且價(jià)格更低。而前文提過更加玄幻的水下導(dǎo)電，石墨烯也可以做到，而且并不需要像其他材料一樣鍍氧化層。比爾蓋茨基金會在去年曾經(jīng)投錢研究含有石墨烯的避孕套，據(jù)悉能夠做出更加輕、薄，而且不會滲水的新一代產(chǎn)品。

　　而石墨烯的未來在電子產(chǎn)品的應(yīng)用，很可能是整合在我們的本來的生理系統(tǒng)當(dāng)中。曼徹斯特大學(xué)的Aravind Vijayaraghavan教授稱，未來石墨烯材料可能運(yùn)用在可移植到人體的設(shè)備當(dāng)中，讀取人的身體數(shù)據(jù)，或者進(jìn)行治療。

　　但也有業(yè)內(nèi)的人們認(rèn)為這只是一場炒未來概念的游戲。因?yàn)槭┈F(xiàn)在的提取成本還太高。而且由于現(xiàn)有的氧化還原、化學(xué)氣相沉積等制備方法難以平衡成本和成品的導(dǎo)電效率，石墨烯制備還沒有形成產(chǎn)業(yè)化。因此離大規(guī)模運(yùn)用在商業(yè)產(chǎn)品中，可能還需要10年左右的時(shí)間。

　　《彭博社》報(bào)道認(rèn)為，當(dāng)今移動設(shè)備已經(jīng)變得越來越薄，一些設(shè)備已經(jīng)可以戴到用戶手腕或者其他身體部位上。在這樣的發(fā)展形勢下，石墨烯因?yàn)槠浔旧淼奶刭|(zhì)，很可能成為未來的神奇材料。

　　石墨烯強(qiáng)度超過鋼材，柔軟性優(yōu)于塑料，傳導(dǎo)性能比金屬好，因此這種材料可能會在硬件設(shè)計(jì)和制造業(yè)中引起新一輪革命。它可以讓設(shè)備變得更薄更柔軟，《彭博社》認(rèn)為它可能成為蘋果和三星的下一個(gè)戰(zhàn)場。

　　石墨烯（Graphene）是一種由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)的新材料。其碳原子的排列方式使這種材料的強(qiáng)度超過鋼，甚至是鉆石。石墨烯是已知的世上最薄、最堅(jiān)硬的納米材料，幾乎完全透明，肉眼不易察覺。在制造過程中，它可以使用到其他材料中，用于生產(chǎn)柔性屏幕和其他可延展設(shè)備。

　　報(bào)道表示，蘋果、三星和谷歌目前貌似已經(jīng)在競爭收購，將這種材料用于移動和可穿戴設(shè)備中的相關(guān)知識產(chǎn)權(quán)都收入囊中。據(jù)預(yù)測，到2016年全球移動設(shè)備銷量將高達(dá)8470億美元，未來五年可穿戴設(shè)備的銷量將高達(dá)190億美元。在這樣的情況下，掌握了石墨烯的開發(fā)技術(shù)就成為了公司未來在電子設(shè)備市場發(fā)展的關(guān)鍵。

　　目前石墨烯未能廣泛使用的最大障礙就是生產(chǎn)成本太高。首爾國立大學(xué)教授Hong Byung Hee已經(jīng)解決了技術(shù)和制造方面的問題，他擁有一項(xiàng)量產(chǎn)石墨烯屏幕的技術(shù)。

　　在對石墨烯的研究方面，蘋果則保持沉默，蘋果發(fā)言人也拒絕對《彭博社》的報(bào)道進(jìn)行置評。