鉅大LARGE | 點擊量：2379次 | 2018年07月15日
德國石墨烯行業(yè)簡單介紹
2004年，英國曼徹斯特大學物理學家安德烈-海姆和康斯坦丁-諾沃肖洛夫最早發(fā)現并揭示了石墨烯的獨特性質。此后，歐洲作為石墨烯的誕生地，開始提前布局這一領域。德國作為歐洲較早研究石墨烯的國家，在2009年即宣布投入巨資研究這種即將在未來改變人類生活的神奇材料。盡管取得的科研成果頗豐，但時至2015年，德國的石墨烯商業(yè)化進程仍頗為緩慢。雖然石墨烯未來可能在信息技術、能源、交通、醫(yī)療保健等領域發(fā)揮重要的作用，但距離真正走進人們的生活，相差的可能不僅僅是一步之遙。
背景資料：
德國石墨烯行業(yè)發(fā)展政策與規(guī)劃德國科學基金會（DFG）在2009年7月宣布開展時間跨度為6年的石墨烯新興前沿研究項目，該項目的目的是提高對石墨烯性能的理解和操控，以建立新型的石墨烯基的電子產品。2010年DFG啟動了優(yōu)先研究項目石墨烯（SPP1459），包括38個研究項目，前3年預算經費為1060萬歐元。
基金資助領域主要包括：適合石墨烯基電子設備的制備；石墨烯電子、結構、機械、振動等性能表征與操控；石墨烯納米結構制備和表征及性能操控；石墨烯與襯底材料、柵極材料相互作用的理解和控制；輸運研究（如聲子和電子傳輸、量子傳輸、彈道輸運、自旋運輸）、新型裝置示范（如場效應器件、等離子器件、單電子晶體管）以及石墨烯的理論研究（如石墨烯電子和原子結構、電子聲子運輸、自旋、石墨烯機械和振動性能、納米結構、器件模擬）等。
最新成果：
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
石墨烯光電探測器：
2012年10月，慕尼黑工業(yè)大學的物理學家開發(fā)出一種方法，首次將測量到的石墨烯內光電流的時間分辨率提高到皮秒范圍，這允許他們探測僅僅為幾皮秒的脈沖。
光電探測器的核心在于通過金屬接觸融入電路的自由懸浮態(tài)的石墨烯。光電流的時間動態(tài)可通過名為“共平面帶狀線;的方法測量，該方法由特殊的時間分辨激光光譜程序，即泵浦探測技術所評估。激光脈沖會激發(fā)石墨烯中的電子，而這一過程的動態(tài)會被另一束激光所監(jiān)控。有了這項技術，物理學家能精確監(jiān)視石墨烯中的光電流究竟如何產生。
科學家還利用新方法進一步觀察后發(fā)現，當石墨烯被光刺激時，可散發(fā)太赫茲（THz）范圍的輻射，這位于紅外光和電磁光譜中的微波輻射之間。關于太赫茲輻射的特殊之處在于，它顯示了相鄰頻率范圍的共享屬性，其可以像粒子輻射般捆綁，也滲透了電磁波的特性。這使其成為了材料試驗的理想備選，并可應用于特定的醫(yī)療領域。
納米級碳纖維導線
未來的電子元件將微小到分子級別。這些微小的元件將取代目前硅晶的地位，成為計算機處理器的核心。馬克思˙普朗克研究所正在研究的一種被稱為石墨烯的納米級碳纖維。位于柏林的弗里茨－哈勃－研究所，是馬克思˙普朗克研究所旗下的機構。該機構展示了一種納米導線，可以在分子級別的晶體管或其他元件之間傳遞電流。這種極細的導線由一條石墨烯窄帶組成。研究人員用掃描隧道顯微鏡，在不同長度和電流的強度的條件下，測量其導電系數。“通過實驗我們可以了解，電流在石墨烯納米帶上會產生什么效果，研究人員解釋說。
首先，研究人員要確定，他們的納米導線是否是完美的導體，導線長度是否會影響其導電性能。為此，研究人員必須進行一種頗為棘手的實驗：他們要在不同的電壓下，觀察石墨烯帶在不同長度下的電流。因此研究人員要用一條石墨烯帶，將掃描隧道顯微鏡的尖端與一塊黃金的表面相連。
在電壓較高的情況下，石墨烯帶很容易燒毀，馬提亞斯˙科赫（MatthiasKoch）說，此次試驗即是他博士論文的主題。雖然我們在試驗中掌握了一些竅門，但也要嘗試多次，才能成功將二者相連。
測量發(fā)現，電流經過石墨烯的方式與經過銅線不同。電子在石墨烯中以量子的隧道效應方式的通過。而經典物理學認為只有量子才能以此方式通過，這對于其它物質是一重無法跨越的屏障。
需要跨越的距離越遠，到達另一端的電子就越少。”因此，納米導線的導電性與其長度相關，科赫說。以隧道效應通過的電子，遠遠少于同等條件下使用傳統導體通過的電子。
石墨烯原子磁化狀態(tài)：
來自瑞士、德國和美國研究人員組成的研究團隊揭開了石墨烯原子與金屬基底材料之間的聯系，原來墨烯上原子的磁化狀態(tài)，被石墨烯所生長的金屬基底材料悄悄操控著。研究團隊認為這一發(fā)現可以應用在未來的計算裝置上。
在研究吸附于單層石墨烯上的鈷原子時，研究人員注意到其產生了面內磁化；但是，當石墨烯生長于釕基底上，鈷原子的磁化效應又搖身一變，成為面外磁化。經過多次實驗，研究人員認為，通常來說，石墨烯上原子的磁化狀態(tài)會受到所用初始金屬基底材料類型的影響。這一發(fā)現意味著磁化過程可以私人訂制，為基于原子自旋狀態(tài)而制備的自旋電子器件材料帶來了新可能。
更進一步，研究人員還發(fā)現碳原子與基底材料之間相互吸引力的強弱也取決于基底材料的金屬種類。比如說，如果用釕做基底，可觀察到強吸引力；但如果基底換成銥或鉑，則表現出極其微弱的吸引力。研究人員解釋說，這是因為所使用的金屬材料不同，碳原子和金屬原子之間的距離遠近也不同；反過來，這也意味著碳原子和金屬基底兩者之間的電子轉移同樣會受到影響，最終不同類型的石墨烯片層得以產生。
商業(yè)化應用：
日前，西班牙Graphenano公司與西班牙研究機構研發(fā)出全球首例石墨烯聚合材料電池。德國兩大知名汽車廠商將在近期進行這款電池的相關試驗。如果試驗順利，這種石墨烯聚合材料電池可能得到大規(guī)模推廣應用。
盡管德國于2009年就開始投入大量資金進行石墨烯方面的研究，但其產業(yè)化成果并不突出。這也說明對于石墨烯這種新興材料，目前世界各國幾乎處于同一起跑線上。誰在低成本、大規(guī)模量產上有所突破，誰就將獲得產業(yè)發(fā)展的先機。
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