盡管全球范圍內(nèi)都對(duì)石墨烯高度關(guān)注,石墨烯產(chǎn)業(yè)看似繁華,但石墨烯產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程不盡人意。目前,石墨烯產(chǎn)業(yè)總體上正處于概念導(dǎo)入期、產(chǎn)業(yè)化突破前期,正從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化。隨著技術(shù)的成熟度越來越高以及資本市場(chǎng)、政府政策的大力推動(dòng),或許不用很久石墨烯將可以掀起電子科技領(lǐng)域的下一場(chǎng)革命。因石墨烯具有的材質(zhì)堅(jiān)硬、透光率高、能量損耗低等特性,必將在半導(dǎo)體、傳感器、柔性觸摸屏、可穿戴設(shè)備、環(huán)境治理等高端領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用。
1)材質(zhì)堅(jiān)硬。石墨烯的厚度為0.34納米,比表面積約為2630平方米/克,為已發(fā)現(xiàn)的薄的材料,但其強(qiáng)度卻達(dá)到180吉帕(約為普鋼鋼材的100倍),是人類已知強(qiáng)度的物質(zhì)。哥倫比亞大學(xué)的物理學(xué)家用金剛石制成的探針測(cè)試石墨烯的承受能力,在被實(shí)驗(yàn)的石墨烯樣品微粒開始碎裂前,每100納米距離上的石墨烯可承受的壓力達(dá)到2.9微牛左右。這意味著如果用石墨烯制成包裝袋,那么它將能承受大約兩噸重的物品。石墨烯兼具輕薄而堅(jiān)硬的材料特性可以使得其在軍隊(duì)輕型運(yùn)輸裝備、防御型武器裝備的材料生產(chǎn)中發(fā)揮出巨大的潛力。
2)透光率高。石墨烯吸收約2.3%的光,而其透光率則在97%以上,這使得它能夠做到幾乎完全透光,加之石墨烯具備良好的柔性??梢栽O(shè)想,如果手機(jī)、平板電腦上的其他部件和材料也應(yīng)用石墨烯進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn),那么未來電子產(chǎn)品的顯示屏就有可能真正實(shí)現(xiàn)可折疊。而這樣的技術(shù)將使得未來的軍事裝備設(shè)計(jì)更加得心應(yīng)手,富有人性化。美國輝銳科技公司研發(fā)并制造出大面積柔性觸控屏,率先進(jìn)軍大面積石墨烯柔性觸控屏市場(chǎng),并獲專業(yè)的科技行業(yè)投資基金IDG資本入股成為其股東之一??梢?,石墨烯不僅在國防科技領(lǐng)域具有重要的發(fā)展前景,其廣闊的應(yīng)用范圍也引發(fā)了民營企業(yè)的密切關(guān)注。除輝銳科技公司外,韓國三星去年便宣稱已將石墨烯成功應(yīng)用于觸摸平板顯示器,并制造出多層石墨烯等材料組成的透明可彎曲顯示屏,可廣泛應(yīng)用于移動(dòng)設(shè)備。
3)能量損耗低。科學(xué)人員通過對(duì)機(jī)械剝離法制備的石墨烯進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn),在石墨烯的導(dǎo)帶和價(jià)帶之間有重疊,而電子和空穴在其中均有很高的遷移率,其電子遷移的速度僅為光速的三百分之一,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出其在硅、銅等傳統(tǒng)半導(dǎo)體和導(dǎo)體中的速率。一方面,由于石墨烯電阻率極低,這樣高的電子遷移速率使得石墨烯的能量損耗極低。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授曾長淦曾說:“電子在石墨烯里邊好像沒有質(zhì)量一樣,運(yùn)動(dòng)速度非????!?/p>