数码界新贵材料：石墨烯

孙琪深

石墨烯智慧型手机即将问世？Samsung Techwin研发部、首尔大学化学系教授Hong Byung-hee和他所带领的研究员2月10日宣布，他们已成功开发出利用大尺寸石墨烯薄膜制造的触控萤幕，并将之安装到三星电子的Galaxy智能手机。目前看Galaxy S5即将发布可能赶不上了，所以最有可能首先用上这种材料的智能手机很可能将是Galaxy Note 4。

如此神奇的石墨烯材料究竟是什么，竟然可以获得三星的垂青用在三星最高端的智能设备Galaxy系列上？

石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，由碳原子以 sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，是只有一个碳原子厚度的二维材料。石墨烯不仅是已知材料中最薄的一种，还非常牢固坚硬；作为单质，它在室温下传递电子的速度比已知导体都快。石墨烯材料自诞生之日起，就被科学家寄予厚望，它优异的电子性能使在新型电子产品开发、高容量电池等领域都有广泛的应用前景。也正因为如此，石墨烯被称为“黑金”，是“新材料之王”，科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。

其实石墨烯并不是现在现在才发现的材料，早在20世纪初，X射线晶体学的创立以来，科学家就已经开始接触到石墨烯了。但分离制成石墨烯的方法一直难以突破。甚至到现在石墨烯的价格仍然10倍于黄金。

2010年10月5日，瑞典皇家科学院宣布，将2010年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究。海姆和诺沃肖洛夫于2004年制成石墨烯材料。

在应用前景上，根据石墨烯超薄，强度超大的特性，石墨烯可被广泛应用于各领域，比如超轻防弹衣，超薄超轻型飞机材料等。根据其优异的导电性，使它在微电子领域也具有巨大的应用潜力。石墨烯有可能会成为硅的替代品，制造超微型晶体管，用来生产未来的超级计算机，碳元素更高的电子迁移率可以使未来的计算机获得更高的速度。

在麻省理工学院的一份学术报告中指出，石墨烯已经被视为用于打造第三代太阳能电池的最佳备选材料之一。这种技术将为一些小型随身电子设备提供源源不断的能量，如数码相机、手机等。

巧合的是，苹果公司刚刚提交了一份专利申请，申请内容正是关于在一些设备中搭载太阳能电池的解决方案。业内人士猜测，该专利与麻省理工学院的石墨烯太阳能电池的科研成果有关。

在中国，石墨烯的开发也在进行中，石墨烯产业技术创新战略联盟秘书长李义春认为原先业内普遍认为石墨烯实现产业化至少需要5年的时间，但是目前，我国在石墨烯应用方面的研究成果层出不穷，在某些领域，石墨烯可能只需要2-3年的时间就可以实现产业化。他说：“目前石墨烯及其相关应用技术的发展非常快，产业化应用大大超出预期。有些预计2020年才能完成的应用，极有可能在2015年就能实现。虽然石墨烯产业的走向是乐观的，但的确还需要时间。”endprint