電子科學(xué)技術(shù)的下一次革命：石墨烯

電子科學(xué)技術(shù)的下一次革命：石墨烯

新材料技術(shù)一直是科技產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的重要?jiǎng)恿Α＞w硅的出現(xiàn)使電子技術(shù)產(chǎn)業(yè)繁榮了幾十年，目前石墨烯被公認(rèn)為一種與硅晶體具有同等價(jià)值的新材料。它也是世界上最薄最硬的納米材料。石墨烯技術(shù)的迅速發(fā)展，有望開創(chuàng)電子技術(shù)的新時(shí)代。

如果說20世紀(jì)初發(fā)明的電子管是近百年來電子工業(yè)發(fā)展的起點(diǎn)，那么20世紀(jì)中葉貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明的晶體管無疑是近半個(gè)世紀(jì)電子工業(yè)蓬勃發(fā)展的助推器。與體積大、能量密集、壽命短、噪音密集、制造工藝復(fù)雜的電子管相比，基于晶體硅半導(dǎo)體的晶體管克服了這些缺點(diǎn)。它的出現(xiàn)被譽(yù)為本世紀(jì)最偉大的發(fā)明之一和微電子革命的先驅(qū)。

電子晶體管的出現(xiàn)導(dǎo)致了微集成電路技術(shù)的爆炸性發(fā)展。幾十年來，微電子技術(shù)不僅廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、手機(jī)、消費(fèi)電子產(chǎn)品，還廣泛應(yīng)用于汽車、工業(yè)控制、航空航天、醫(yī)療設(shè)備等眾多專業(yè)電子設(shè)備中。微電子技術(shù)通過機(jī)械設(shè)備的小型化、自動(dòng)化和設(shè)計(jì)，得到了廣泛的應(yīng)用，計(jì)算機(jī)化將從根本上改變?nèi)祟惖纳睢?br>
正是由于微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，摩爾定律才廣為人知。根據(jù)摩爾定律，集成電路芯片上集成電路的數(shù)量每18個(gè)月翻一番，價(jià)格將下降一半。在過去的幾十年中，無論是計(jì)算機(jī)硬件還是智能手機(jī)，還是其他消費(fèi)電子產(chǎn)品，都將是如此。電子學(xué)產(chǎn)品的性能在快速上升，而價(jià)格卻在急劇下降，技術(shù)變革的速度往往超過人們的想象。

石墨烯被譽(yù)為21世紀(jì)的神奇材料和全能材料，2004年首次與石墨分離。直到十年前，它才被業(yè)界廣泛追捧。它在科學(xué)界的出現(xiàn)引起了巨大的反響，英國科學(xué)家也獲得了2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

石墨烯是一種由碳原子組成的新型單層片狀結(jié)構(gòu)材料。它是世界上已知的最薄、最硬的納米材料。石墨烯具有優(yōu)良的韌性、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，由于其精煉技術(shù)不成熟，目前仍處于實(shí)驗(yàn)室階段。它是一種納米材料，價(jià)格是黃金的10倍，相當(dāng)于大規(guī)模生產(chǎn)。

石墨烯被認(rèn)為是未來微型集成電路最有前途的替代硅的新材料，因?yàn)樗染w硅具有更好的導(dǎo)電性和熱導(dǎo)率，其效率至少比硅高100倍。正如華為創(chuàng)始人任正非所說：最大的顛覆這個(gè)時(shí)代的未來是石墨烯和硅。

石墨烯在新能源、新材料、電子技術(shù)、航空航天和軍事工業(yè)等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用價(jià)值。近年來，石墨烯技術(shù)受到了學(xué)術(shù)界、政府界和資本界的關(guān)注和追求，無論是在歐洲、美國還是亞太地區(qū)，都迫切需要將石墨烯技術(shù)提升到未來技術(shù)創(chuàng)新競爭的戰(zhàn)略水平，2013年，歐盟將石墨烯和人腦工程列為兩個(gè)新的領(lǐng)域。未來的GShip技術(shù)項(xiàng)目。在未來10年內(nèi)，每個(gè)項(xiàng)目將獲得10億歐元的研究經(jīng)費(fèi)。

基于石墨烯材料的新能源電池作為最薄、最硬、導(dǎo)電性最好、柔韌性最好的納米材料，其功率密度比鋰電池高100倍，儲(chǔ)能密度比傳統(tǒng)超級(jí)電容器高30倍。這是高性能電池升級(jí)的一個(gè)重要方向。

隨著智能手機(jī)芯片、大屏幕和更多功能的快速發(fā)展，手機(jī)的功耗也在快速增長。由于體積、重量和外觀設(shè)計(jì)的限制，手機(jī)電池技術(shù)的瓶頸越來越明顯。石墨烯電池的應(yīng)用，有望使智能手機(jī)、可穿戴設(shè)備、電動(dòng)汽車等一系列高新技術(shù)產(chǎn)品的體積、性能、成本和性能，在耐久性方面取得重大突破。

另外，石墨烯作為世界上最薄、最機(jī)械的納米材料，具有高的透明性和高導(dǎo)電性。它在手機(jī)屏幕上的應(yīng)用將使未來的手機(jī)更薄，視覺效果更好，甚至具有透明屏幕的酷效果。

石墨烯納米材料的自然特性決定了石墨烯納米材料在復(fù)合材料、觸摸屏、電子器件、儲(chǔ)能電池、顯示器、傳感器、半導(dǎo)體、航空航天、軍事、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，隨著技術(shù)的不斷成熟和活力的增強(qiáng)，石墨烯納米材料的應(yīng)用前景越來越廣闊。隨著資本市場(chǎng)和政府政策的推進(jìn)，石墨烯有望在短時(shí)間內(nèi)引發(fā)電子科技領(lǐng)域的下一次革命。（作者簡介：前雨林樹風(fēng)媒體總監(jiān)張江健長期研究互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)趨勢(shì)和工業(yè)經(jīng)濟(jì)。他的代表作是，升起的智能眼鏡屏幕會(huì)消失嗎掃描以下二維碼可添加到未來科技閱讀器微信群通訊中

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