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電子發(fā)燒友網(wǎng)>電子資料下載>電子資料>石墨烯在通信領(lǐng)域有什么樣的發(fā)展

石墨烯在通信領(lǐng)域有什么樣的發(fā)展

2020-09-09 | pdf | 0.25 MB | 次下載 | 1積分

資料介紹

  2010年,諾貝爾物理學(xué)被兩位英國物理學(xué)家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖諾夫奪得,他們因制備出了石墨烯而獲此殊遇。而石墨烯的成功制備,引起了學(xué)界的巨大轟動,也引發(fā)了一場石墨烯制備、理論研究、應(yīng)用開發(fā)的浪潮。

  石墨烯(Graphene),又稱單層石墨,是一種由碳原子以sp 2混成軌域組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜,只有一個碳原子厚度的二維材料。石墨烯是目前世界上公認(rèn)的最薄也是最堅硬的納米級材料,幾乎透明,導(dǎo)熱系數(shù)高,高于納米碳管和金剛石,室溫下,石墨烯的電子傳遞速度比任何已知導(dǎo)體都快,而電阻率比銅或銀更低。由于以上突出的特性,石墨烯被認(rèn)為是未來電氣電子航空航天領(lǐng)域的新一代突破性材料。在現(xiàn)代通信領(lǐng)域,我們通常會面臨以下難題:電子設(shè)備體積龐大,重量重,能耗高,運行速度慢,發(fā)熱量高,抗干擾能力差,這些問題都是電子工業(yè)與生俱來的難題,人們一直致力于追求更小,更輕,更快,經(jīng)過幾代人的努力也取得了不小的成果,從最初的埃尼阿克到現(xiàn)在的IPAD,從最初的電子管到現(xiàn)在的單晶硅,可以說,電子工業(yè)的發(fā)展的依托之一就是材料科學(xué)。而到現(xiàn)在,硅系材料已經(jīng)在電子產(chǎn)業(yè)的舞臺上手舞足蹈了好幾十年,隨著電子科學(xué)的發(fā)展以及人們需求的不斷提升,硅系材料的缺點也不斷涌現(xiàn)出來,電子傳導(dǎo)慢,發(fā)熱量大,體積大,直接制約著現(xiàn)代電子領(lǐng)域的發(fā)展。在人們?yōu)楣璧娜秉c唏噓不已焦頭爛額的時候,石墨烯出現(xiàn)在了世人面前。

  二、石墨烯在通信電子設(shè)備中的應(yīng)用

  由于石墨烯中電子的低能行為與相對論的中微子非常相似,這使得它能以極快的速度幾乎毫無阻力的通過前進(jìn)道路上所遇到的障礙,因此,石墨烯晶體管傳輸速度遠(yuǎn)超目前的硅晶體管,如果將石墨烯制備的晶體管用于通信處理設(shè)備,調(diào)制、解調(diào)設(shè)備的處理速度及性能將會得到飛躍性提升,而其極佳的低電阻和導(dǎo)熱性能,又能極大地能源消耗,甚至為降低設(shè)備的損耗做出巨大貢獻(xiàn)(電子設(shè)備的損耗很大一個原因是其長期處于高溫而造成的元件氧化)。另外,石墨烯至輕至薄的特性,將會使通信電子設(shè)備(處理設(shè)備,傳輸設(shè)備,終端)的體積成倍變小,重量成倍變輕,而性能成倍提升。特別是現(xiàn)在的通信衛(wèi)星,如果能用石墨烯材料替代大部分材料制造內(nèi)部元件及外殼,性能提升暫且不說,超輕超薄的特性將會使衛(wèi)星發(fā)射成本成倍降低,到時候只需一支火箭,就能將十位數(shù)的衛(wèi)星送上太空,衛(wèi)星通訊將會因此得到跨越式發(fā)展。

  由于石墨烯中電子的低能行為與相對論的中微子非常相似,這使得它能以極快的速度幾乎毫無阻力的通過前進(jìn)道路上所遇到的障礙,因此,石墨烯晶體管傳輸速度遠(yuǎn)超目前的硅晶體管,如果將石墨烯制備的晶體管用于通信處理設(shè)備,調(diào)制、解調(diào)設(shè)備的處理速度及性能將會得到飛躍性提升,而其極佳的低電阻和導(dǎo)熱性能,又能極大地能源消耗,甚至為降低設(shè)備的損耗做出巨大貢獻(xiàn)(電子設(shè)備的損耗很大一個原因是其長期處于高溫而造成的元件氧化)。另外,石墨烯至輕至薄的特性,將會使通信電子設(shè)備(處理設(shè)備,傳輸設(shè)備,終端)的體積成倍變小,重量成倍變輕,而性能成倍提升。特別是現(xiàn)在的通信衛(wèi)星,如果能用石墨烯材料替代大部分材料制造內(nèi)部元件及外殼,性能提升暫且不說,超輕超薄的特性將會使衛(wèi)星發(fā)射成本成倍降低,到時候只需一支火箭,就能將十位數(shù)的衛(wèi)星送上太空,衛(wèi)星通訊將會因此得到跨越式發(fā)展。

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