鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:911次 | 2020年06月02日
石墨烯顛覆移動(dòng)市場(chǎng)潛力初現(xiàn),就等著成本下跌了
科學(xué)家和產(chǎn)業(yè)專家認(rèn)為,石墨烯具顛覆整個(gè)移動(dòng)市場(chǎng)的潛能,應(yīng)用多元。未來可望出現(xiàn)可彎曲、透明的電腦熒幕,用低成本石墨烯薄膜淡化海水,制造低成本、高效能太陽能板,或研發(fā)出數(shù)分鐘內(nèi)充飽電的高效能輕薄電池等。不過專家也提醒,石墨烯技術(shù)仍在初步研發(fā)階段,許多相關(guān)技術(shù)還不能商業(yè)化量產(chǎn)使用。
石墨烯專家Ronipeleg指出,石墨烯(graphene)是蜂窩晶格的二維(2D)碳原子,厚度僅1個(gè)碳原子,硬度卻是鋼鐵的200倍,導(dǎo)電性也是矽的100倍,是目前所知最佳導(dǎo)電和導(dǎo)熱材料,且具卓越光學(xué)屬性。
石墨烯目前價(jià)位偏高,不過生產(chǎn)技術(shù)改進(jìn)后,未來預(yù)計(jì)生產(chǎn)成本可降低,因其原料是自然界中廣泛存在的碳原子。
石墨烯未來可望大幅應(yīng)用至移動(dòng)裝置。高效能的石墨烯電池可在幾分鐘內(nèi)充飽電,并比傳統(tǒng)鋰離子電池更持久。此外,石墨烯也可用于制作移動(dòng)裝置的復(fù)合體材料,降低裝置體積并減輕其重量,又能用于制造有彈性、透明的觸控式熒幕,甚至做出超越矽芯片速度的極小芯片。
石墨烯亦可望掀起電池產(chǎn)業(yè)革命。2015年稍早,美國(guó)科技公司XGSciences展示新一代矽石墨烯陽極材料制成的鋰離子電池。這款新型電池的電容量是一般電池的4倍,第一次循環(huán)效能可達(dá)85~90%,且電池壽命是上一代電池的2倍。
諾基亞(Nokia)也投入石墨烯電池研究,其專利自動(dòng)充電石墨烯基光子電池,可印刷在軟性基板(flexiblesubstrates)上,而且在放電后,能立即用濕空氣自動(dòng)充電。美國(guó)Graphene3DLab甚至提出3D列印石墨烯電池的概念,可根據(jù)移動(dòng)裝置外型客制化電池的外觀與大小。不過,石墨烯電池仍在實(shí)驗(yàn)開發(fā)階段,保守估計(jì)至少2年內(nèi)不會(huì)量產(chǎn)上市。
西班牙Graphenea公司研究發(fā)現(xiàn),于氧化鋁陶瓷加入石墨烯,可減少斷裂機(jī)率50%,提升導(dǎo)電性至1億倍。Graphenea認(rèn)為,此方法也可應(yīng)用在碳化矽(siliconcarbide)、氮化矽(siliconnitride)、二氧化鈦(titania)、以及二氧化鋯(zirconia)等材質(zhì)上。
明尼蘇達(dá)大學(xué)(UniversityofMinnesota)與夏威夷公司AdamaMaterials共同研究出一種耐久的石墨烯塑膠聚合物,研究者表示,在塑膠內(nèi)加入微量石墨烯,便可增強(qiáng)塑膠硬度2.5倍。目前在運(yùn)動(dòng)用品中已可見到石墨烯材質(zhì)應(yīng)用,像是輕薄卻硬度高的滑雪器具、腳踏車輪胎、安全帽等等,peleg認(rèn)為,石墨烯技術(shù)應(yīng)用于移動(dòng)裝置材質(zhì)只是遲早的事情。
此外,目前市面上觸控式熒幕多采銦錫氧化物(ITO)為主的透明導(dǎo)電體技術(shù)。不過,ITO不適用于彈性顯示介面且價(jià)格昂貴,而石墨烯便是目前最有潛力的應(yīng)用技術(shù)。
相較于銀材質(zhì),石墨烯的光學(xué)特質(zhì)更適合顯示技術(shù)。大陸輝銳科技正在研發(fā)石墨烯觸控式變形熒幕,用于移動(dòng)裝置。輝銳科技表示,石墨烯比ITO更便宜、更強(qiáng)韌,公司預(yù)計(jì)未來3年將投資1.5億美元發(fā)展此技術(shù)。
大陸重慶墨??萍?,也正打造15吋單層石墨烯薄膜的生產(chǎn)線,預(yù)計(jì)很快進(jìn)入量產(chǎn)階段,目前也和東莞正揚(yáng)電子機(jī)械有限公司簽約,計(jì)劃未來5年每年將生產(chǎn)1,000萬個(gè)石墨烯透明導(dǎo)電膜(transparentconductingfilms;TCF),作為移動(dòng)裝置的觸控式熒幕材料。
peleg指出,石墨烯有潛力取代矽,成為下一代芯片與電子產(chǎn)品的原料。石墨烯體積微小且具極佳導(dǎo)電性,石墨烯芯片的處理速度較矽芯片快上許多,且效能更佳。
不過,石墨烯芯片技術(shù)目前仍在起步階段,距量產(chǎn)仍有一段距離。英特爾正著手石墨烯電晶體,而報(bào)告指出離技術(shù)成熟階段仍有多年。IBM則預(yù)計(jì)在接下來5年,投注30億美元研發(fā)下一代芯片,希望找到取代矽材質(zhì)的技術(shù)解決方法。