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石墨烯疯狂喧嚣的背后,其实它还只是个孩子

2016/08/05
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阅读需 22 分钟
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在娱乐圈,明星靠炒作火极一时,同时自己也无情地被大众消费着。在科技圈有着“黑金”“新材料之王”等称号的石墨烯,似乎也依仗着炒作红极一时。最近兴起的石墨烯手机、电池、汽车••••••真的如宣传的那般美好?我们冷静的想一下,那些没到手的神秘科技,除了喧嚣还剩下什么?

众多报道也喊出了,中国在石墨烯研究世界第一,靠的仅仅就是专利数量吗?说好的重大突破呢。今天与非网小编抱着实事求是的态度,扒一扒石墨烯到底有啥猫腻,众星捧月下的新材料,到底有啥能耐?


石墨烯为何物
说到石墨烯的出生,在 2004 年,英国曼彻斯特大学的安德烈•海姆教授和康斯坦丁•诺沃肖洛夫教授通过一种很简单的方法从石墨薄片中剥离出了石墨烯,为此他们二人也荣获 2010 年诺贝尔物理学奖。

石墨烯(Graphene)的命名来自英文的 graphite(石墨) + -ene(烯类结尾)。它是一种二维晶体,由碳原子按照六边形进行排布,相互连接,形成一个碳分子,其结构非常稳定。

关于石墨烯的独特性能,石墨烯是世上最薄也是最坚硬的纳米材料 ,它几乎是完全透明的,只吸收 2.3%的光;导热系数高达 5300 W/(m•K),高于碳纳米管和金刚石,常温下其电子迁移率超过 15 000 cm2 /(V•s),又比纳米碳管或硅晶体高,而电阻率只约 10-6 Ω•cm,比铜或银更低,为世上电阻率最小的材料。因为它的电阻率极低,电子跑的速度极快,因此被期待可用来发展出更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体,也适合用来制造透明触控屏幕、光板,甚至是太阳能电池。

石墨烯材料的强大优势必定吸引全球研究热潮,谈及石墨烯的研究现状,截止 2013 年,有关全球石墨烯的制造与应用的发明已超过 5000 项,是 2004 年的 50 倍之多。欧洲、美国、日本、韩国等许多国家和地区都进行了一系列相关研究,支持了许多项目,对推动产业发展做出了战略部署。然而 2012 年到 2013 年石墨烯商业市场产业化几乎为 0,直到 2015 年 3 月 2 日,全球首批 3 万部石墨烯手机在重庆发布,该款手机采用了最新研制的石墨烯触摸屏、电池和导热膜。对于此款手机小编我也是充满疑问,如此牛叉的手机为何没了踪迹?为何不能量产,从而走进寻常百姓家?但不管怎样,至此更是掀起了石墨烯研究的狂潮。


全球石墨烯市场规模预测(单位:百万美元)

 


石墨烯现有应用
可以说材料是科技类行业的基础,应该算是皮和毛的关系——皮之不存毛将焉附。在完美的应用领域下,必定是该材料强大的性能所致。正如上文所说,石墨烯具有硬度高、透光率好、导热性能好,电阻率低等优势。那这些优势又能化为怎样的产业应用呢。请各位继续往下看。

石墨烯手机:在前不久的南坪国际会展中心上,展会上出现了一款弯曲的石墨烯柔性手机。这款手机采用了 5.2 寸的触控屏,整体看起来比普通手机长一些,窄一些,可以弯曲成一个圆环,像手表一样戴在手腕,重量只有 200 多克。重庆墨希科技有限公司也表示大约年底可上市黑白屏的手机,而彩屏则需要 2018 年。不过黑白屏已经是过时的产品,现在还拿出来是不是太过于丢分,仅仅就是弯曲并没有完全的诱惑点让消费者为其买单。然而加拿大女王大学 Human Media Lab 五年前就用可弯曲电子墨水技术做出了相关产品,效果并不理想。据报道重庆墨希科技的手机也是基于电子墨水技术,如此看来石墨烯手机仅仅还只是噱头。


汽车领域:石墨烯用于汽车领域个人觉得还是比较靠谱,因为石墨烯结构的稳定,耐腐蚀,耐氧化等优良性能,给汽车表面来一次石墨烯,大大加强了汽车的硬度。在英国石墨烯研究所也成功发布了一辆名为 BACMono 的汽车,据说强度比传统钢材强 200 倍。吃瓜群众表示:“再也不担心爱车被熊孩子划了。”但这价格,也是贵的没有天理。


石墨烯电池前一阵子有一则新闻是这么说的“充电五分钟可以跑两千里”,着实让小编惊呆了一阵。发明这个石墨烯电池的企业叫做东旭光电,并把此款电池成为“烯王”。不过据调查,他们研发出的不过是石墨烯基锂电池,与纯石墨烯电池之间隔着一万个黄浦江。而在此之前,石墨烯电池领域掀过浪花的也就是仰融的正道集团。他们研发的石墨烯钛酸锂电池应用在正道的第二代纯电动公交车上,即将投放市场。真正的石墨烯电池能量密度高达 600Wh/kg,而一块锂电池(以最先进的为准)的比能量数值为 180wh/kg。重量也仅仅为传统电池的一半。目前市面上所谓的是石墨烯电池都是在锂电池等电池中添加一些石墨烯,石墨烯仅仅是个跑龙套的。如此看来,又是一个假大空的玩意。

目前看来,石墨烯还存在一些局限性:1,成本极高,最高价格达到了 5000 元 / 克,在业内有“黑金”之称。因此,一般的企业在资金方面无法进行研发,这也是为何石墨烯技术的玩家基本上都是三星、IBM、英特尔等巨头的重要原因。2,石墨烯技术存在局限性,生长需要严格的控制条件。3,无法实现大规模的应用。目前石墨烯研究还在实验室的温床里,科研与应用之间的严重脱节,导致国内市场出现了上游与下游产业的不平衡现象。虽然任重而道远,不过作为关注集成电路产业的一个媒体小兵,小编还是期待业界能够排除万难,运用石墨烯的优势给集成电路产业带来一次提升。或许真能给芯片来一次革命性的改变也未可知。

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