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石墨烯柔性触摸屏 将撬动全球万亿产值规模

2016-04-13 15:37
路过的码农
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  2004年,两位俄裔英籍科学家将石墨烯成功从石墨中分离。石墨烯集合世界上最优质的各种材料品质于一身,如果说20世纪是硅的世纪,神奇的石墨烯则是21世纪新材料的宠儿。

  石墨烯用途非常广泛,是一种被科学家寄于厚望的新型材料。在制造业,它不仅被运用在半导体芯片、光子传感器、太阳能电池等领域,而且在柔性触摸屏方面上,石墨烯也有相当大的用途。

  日前,一种可以随意卷曲也不会影响使用效果的触摸屏在重庆研制成功。中科院重庆绿色智能技术研究院表示,他们已经实现了15英寸单层石墨烯的制备,并成功地将石墨烯透明电极应用于电阻触摸屏上,制备出7英寸石墨烯触摸屏。该研究院微纳制造与系统集成研究中心副主任史浩飞表示,目前该技术在国内居于领先地位。

  据了解,触摸屏是目前最简单、自然的一种人机交互方式,赋予了多媒体崭新的面貌。透明电极作为触摸屏的核心组成部分,成为当前的重要研究领域之一。目前,市场上的主导产品采用的材料为氧化铟锡,不仅价格高,而且易碎。新兴的石墨烯触摸屏,具有原材料获取方便、制造成本低、制备工艺简单、低碳环保等优势,优异的柔韧性更使其具有强大的市场竞争力。

  史浩飞表示,广州、深圳等地的风投机构已对石墨烯产生了浓厚的兴趣,正在与中科院重庆研究院洽谈合作。研究人员也正积极进行产业化的设备改造,预计年内达到批量生产的能力。2015年后,市场上有望见到能够卷曲的触摸屏产品。

  石墨烯是目前世界上已知的最薄的材料,几乎完全透明,具有良好的导热、导电性能。

  为推动石墨烯产业化,中国石墨烯产业技术创新战略联盟日前在京成立。该联盟由清华大学、中科院金属研究所、北京现代华清材料科技发展中心等核心单位发起,联合国内从事石墨烯研发、产业化的22家法人机构。联盟成员包括6所高校、4家中科院研究所、17家企业,基本囊括了国内石墨烯研发及产业化的主流单位。

  作为一种新型的纳米材料,石墨烯以其独特的结构、力学和电子性质,在药物投递、肿瘤治疗等生物纳米技术领域有着广泛的应用前景。它是目前人类已知强度最高、韧性最好、重量最轻、透光率最高、导电性最佳的材料。

  分析认为,首先,石墨烯如果取代硅,有望让计算机处理器的运行速度快数百倍。其次,石墨烯有望引发触摸屏和显示器产品的革命,制造出可折叠、伸缩的显示器件。再其次,石墨烯可以推动超级电容器发展,使得同等体积的电容扩充5倍以上的容量。此外,石墨烯因超强的光转换能力,可制成性能更好的激光器。石墨烯因其超出钢铁数十倍的强度,也有望被用于制造纸片般薄的超轻型飞机材料、超坚韧的防弹衣和“太空电梯”的缆线,在这些领域将引发革命性的突破。

  作为一种技术含量极高的碳材料,石墨烯在触控屏、半导体、光伏、锂电池、光器件、航天、军工、LED、激光等领域都将带来一次材料革命。由于售价高昂,石墨烯目前尚未产业化。有分析认为,作为一种理想的替代型材料,石墨烯一旦实现产业化其产值至少在万亿以上。

  中国产业优势明显

  中国具有发展石墨烯产业得天独厚的条件。数据显示,我国石墨矿储量占世界总储量的75%,生产量占世界总产量的72%,是我国少有的几种具有国际竞争优势的矿产之一。

  论坛上,各科研单位专家和企业代表认为,石墨烯在我国的应用前景十分广阔,现在行业正处于从技术向商业演变的关键时期。但从实际情况来看,成本和工艺问题的存在使得石墨烯短期内无法形成真正的商业规模,在应用领域来看,锂电池和环保涂层材料有望是国内石墨烯应用领域未来的一大突破口。

  石墨烯的制成需要有尖端的制备工艺,目前业内主要有四种制备方法,分别是机械剥离法、外延生长法、氧化石墨还原法和气相沉积法(CVD)。前三种的原材料均为石墨,CVD法原材料则为甲烷居多。由于制造成本相对较低,目前业内多采用机械剥离法和氧化石墨还原法制造石墨烯。

  中科院宁波材料所石墨烯研究团队研究员周旭峰表示,目前国内对石墨烯的应用前景颇为看好,多个领域都准备跃跃欲试。但从实际情况来看,制造工艺不稳定和成本居高不下,仍是石墨烯走向产业化最需要解决的问题,从制造工艺来看,目前业内的四种方法均有各自的优势和缺陷,产业技术路径仍在探讨之中。周旭峰认为,由于产业链相对较短,环保和储能领域有望成为率先实现石墨烯商用。

  在相关政策扶持方面,工信部原材料司副司长高云虎表示,在编制新材料产业“十二五”发展规划的时候,石墨烯还没有目前这样热门,产业应用前景也并不明朗,因此在规划文本、产品目录中没有把石墨烯作为主要重点,但随着技术和应用的突破,下一步会统筹研究并予以考虑。

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