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石墨烯产业应用前景广阔 或将颠覆LED行业

2015-12-24 09:40
吃瓜天狼
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  三是能量损耗低。科学人员通过对机械剥离法制备的石墨烯进行研究发现,在石墨烯的导带和价带之间有重叠,而电子和空穴在其中均有很高的迁移率,其电子迁移的速度仅为光速的三百分之一,远远高出其在硅、铜等传统半导体和导体中的速率。一方面,由于石墨烯电阻率极低,这样高的电子迁移速率使得石墨烯的能量损耗极低。中国科学技术大学教授曾长淦曾说:“电子在石墨烯里边好像没有质量一样,运动速度非常快。”另一方面,相对于现在普遍使用的硅基材料,石墨烯具有非常好的导热性能,芯片的主频理论上可以达到300G,并且有比硅基芯片更低的功耗——早在几年前,IBM在实验室中的石墨烯场效应晶体管主频达155G,这对于提高芯片性能具有显着影响。这将使得未来国防科技装备具备更快更强的“大脑”。

  此外,石墨烯对于气体、液体等几乎是“零渗透”。这意味着,如果给舰艇涂上石墨烯涂层,就好似穿上一身“刀枪不入”的防腐铠甲。这些令人感到惊奇的特性也让石墨烯在短短数十载中逐渐成为人们公认的“新材料之王”。

  “革新装备”的应用

 

  石墨烯效果图

  武器装备是战争的主要物质手段,受军事需求牵引和技术进步推动而发展。实验数据显示,石墨烯可以迅速分散冲击力,并能中断通过材料的外展波,承受冲击的性能远胜钢铁和凯夫拉等材质。此外,科研人员发现细菌的细胞在石墨烯的纸上无法生长,而人类细胞则不会受损,利用这一点可以利用石墨烯来做绷带、食品包装甚至抗菌T恤衫。

  如今,一方面,石墨烯已在未来军备竞赛中表现出巨大的应用潜力,成为大国发展军事技术的关键突破口;另一方面,石墨烯所存在的隐患也是不能忽略的。举例而言,石墨烯产业目前最成熟的产品之一是所谓“氧化石墨烯纳米颗粒”,它的制备成本很低,虽不能用来做电池、可弯折触屏等高端领域,但依然是电子纸等的优选材料。但其对人体很可能是有毒的,并且科研人员发现它在地表水里非常稳定、极易扩散。

  前不久,工信部、发改委和科技部联合发布《关于加快石墨烯产业创新发展的若干意见》,提出将石墨烯产业打造成先导产业,逐渐实现石墨烯材料在部分工业产品和民生消费品上的产业化应用,并提出到2020年,形成完善的石墨烯产业体系。根据此次三部门印发的《意见》,未来,石墨烯将在航空航天、武器装备、重大基础设施,以及新能源、新能源汽车、节能环保、电子信息等领域有广泛应用。

  笔者认为,在石墨烯的技术发展上,首先是要把握发展时机,实现技术创新;其次,由于石墨烯的研究还不成熟,并存在着风险和不确定性,因此,制定出科学合理的技术路线是实现跨越式发展的关键所在。如康斯坦丁·诺沃肖洛夫曾说:“石墨烯的真正潜能只有在全新的应用领域里才能充分展现,即那些设计时就充分考虑了这一材料特性的产品,而不是用来替代现有产品里的其他材料。”

  (作者:贾珍珍 石海明 杨晓琳   单位:国防科技大学国际问题研究中心)

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