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未來觸摸屏:石墨烯量產不是難事關鍵是如何應用

時間:2013-12-30

來源:網絡轉載

導語:目前,天然石墨不貴,物理分離、粉碎又不缺設備,或者根據市場上現有設備稍微改裝就可用。”在沈萬慈看來,微片石墨烯制作工藝是一件很簡單的事情。

手機觸摸屏可以做到平板電腦那么大,不用時將它對折起來放在褲兜里———隨著石墨烯新材料的出現,這樣的手機即將出現在生活中。

重慶墨??萍加邢薰臼紫茖W家史浩飛博士介紹,石墨烯是目前世界上最薄,卻也是最堅硬的納米材料,其導電性也是已知材料中最好的。與現有手機觸摸屏中普遍采用的ITO材料相比,石墨烯薄膜的優勢在于其透光性更好,屏幕顯示的清晰度更高,觸摸定位也更加靈敏。它比現有的屏幕省電,節電10%以上。

資料顯示,石墨烯具有優良的物理特性:一、迄今為止世界上強度最大的材料,用它制成厚度相當于普通食品塑料包裝袋的薄膜(約100納米),能承受大約2噸重的壓力,可用于制造超輕防彈衣、超薄超輕型飛機等。二、導電性最好的材料,將全面取代硅材料在觸摸屏、顯示器、芯片等。三、具有高速充放電性能,可將充電時間從過去數小時縮短到不到1分鐘,有望全面取代目前的手機、電腦的電池,甚至純電動汽車電池,帶動一場儲存動力的革命。目前,我國石墨烯產業正處在布局量產階段。

據悉,石墨烯量產并非難事,而如何應用才是這個產業真正面臨的難題。

“就石墨烯而言,近年來國內進展還是比較快,包括成立石墨烯產業聯盟,這對國內石墨烯產業發展的支持力度比較大。但石墨烯的應用還面臨很多難題,今后很長時間內還會處在探索階段。”清華大學退休教授沈萬慈表示。與此同時,浙江大學高分子系教授高超稱,規模化生產線的相繼投產說明,量產基本上沒有問題了,也不是瓶頸問題,關鍵是后面的應用。

在國內石墨烯行業,沈萬慈和高超兩位教授頗具影響力。前者是業內公認的碳材料專家、同時還是中國非金屬礦工業石墨協會專家委員會主任委員。高超的研究成果“碳海綿”,打破最輕固態材料的世界紀錄。今年年初,“碳海綿”一經面世,A股市場的石墨烯股概念猶如獲得興奮劑,紛紛上漲。

目前,石墨烯從制備工藝大概分兩種,一種是化學氣相沉積(CVD)法、一種是剝離法。通常所說的石墨烯,為單層石墨烯片,是指用CVD法制做出結構比較完整的石墨烯片,而通過剝離方法做出的石墨烯,有單層,但更多的是多層。所以,剝離法生產的石墨烯,又稱“微片石墨烯”、“小片石墨烯”。

在兩位專家眼里,石墨烯量產并非難事。據介紹,在2004年英國科學家發現石墨烯之前,油印紙膜可以視為“簡易版”的石墨烯,沿著油印紙膜查找出一條空隙,然后加入高分子硫酸,加熱硫酸會氣化,硫酸體積變大就會脹開,脹開后的微片,也可以視為多層石墨烯。

“現在國內的剝離方法,實際上就是分離得更加厲害。目前,天然石墨不貴,物理分離、粉碎又不缺設備,或者根據市場上現有設備稍微改裝就可用。”在沈萬慈看來,微片石墨烯制作工藝是一件很簡單的事情。

石墨烯前景很廣,它可以做用于納米級的集成電路、高強材料等。讓石墨烯能夠發揮強度作用,就需要有一定的尺度。所以,大片石墨烯,是石墨烯行業未來的方向,也是石墨烯行業的難點。

沈萬慈表示,用剝離方法做成的石墨烯,是很小的微片,要把它拼成大片,在實驗室里可以自己組裝,但這個難度比較大。就像把很多小布片拼成大床單,難度很大。目前,用剝離法做出來的石墨烯用途很小,除非是把微片拼成大塊,而且還要不留痕跡,但每一片微片石墨烯在結構上都不一樣,如何找到接頭的地方,又如何抹平連接處,這個就比較有難度了。

如果說,大片單層石墨烯是行業亟待解決的難題,那么突破這個難點后,還需面臨市場檢驗。

“石墨烯可以代替硅,也可以應用于觸摸屏、汽車電池,但這只是理論可以,實際上還要做大量的工作。”對于石墨烯的應用,高超不太樂觀地指出,即使石墨烯材料生產出了性能優異的產品,但至少還有風險,哪怕5%的風險,都會影響下游的需求。

今年年初,高超教授進行了石墨烯材料的應用探索,即基于石墨烯和碳納米管兩種納米材料研制出“碳海綿”,該產品被稱為是吸油能力最強的材料之一。而對于該產品的市場化,高超稱,計劃5~10年才能實現工業化應用,甚至不排除永遠只是學術上的突破。

沈萬慈稱,要替代原來的材料,就得看性價比。用CVD方法做成的大片石墨烯,目前的成本還比較高,要形成市場還需要時間;微片石墨烯,工業化生產成本比較低,門檻也并不高,現在也有一些市場應用,還在試用階段,比如做正負極活性材料導電體就有一定的需求,但這個需求量到底有多少并不清楚。其他比較有前景的應用領域,比如復合材料、高分子材料等,目前還沒有出來真正的產品,也沒有形成一個真正的市場。

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