石墨烯不僅是已知材料中最薄的一種，還非常牢固堅硬；作為單質，它在室溫下傳遞電子的速度比已知導體都快。你想用上屏幕可以來回彎曲折疊的手機嗎?采用石墨烯材料,就可能變成現實。采用可折疊屏幕后,即使手機屏變得更大了,但攜帶起來還是很方便。中科院重慶綠色智能技術研究院已經成功制備出國內首片15英寸的單層石墨烯,這樣的大尺寸,達到了國內最高水平。它或將為我們的手機、電腦等電子產品帶來一場革命。
世界上最薄的納米材料,透光性好,能折疊
據介紹,石墨烯是由碳原子組成的單原子層平面薄膜,可以作為制備新型觸摸屏的核心部分――透明電極的材料。
與現有手機觸摸屏材料相比,石墨烯優點更多,被認為是目前世界上最薄、幾乎完全透光、強度也最大的材料。
它究竟薄到哪種程度?中科院重慶研究院微納制造與系統集成研究中心副主任史浩飛解釋,石墨烯只有0.34納米厚,粗略估計一下,一根頭發絲的直徑,大概等于十萬層石墨烯疊加起來的厚度,所以用肉眼是看不見它的。它自身只吸收約2.3%的光,能夠做到幾乎完全透光,讓觸摸屏亮度更好,同時,還能保證很高的電導率,這對于過去那些觸摸屏材料來說,是難以同時解決的。“過去認為鉆石熱導率最高,但是石墨烯是它的2倍。”
值得一提的是,石墨烯還具備很好的柔性,也即是說,它在一定程度上可以彎曲折疊,不會對屏幕造成損害。
“從這些優點來看,石墨烯特別適合在電子信息產業中應用。像IBM、三星這些大企業,都相當關注它的發展。”史浩飛說。
成功制備7英寸的石墨烯觸摸屏
據悉,自2004年被發現以來,如何解決大面積、高質量石墨烯制備和快速高效轉移兩大關鍵問題,讓石墨烯應用于透明電極中,一直困擾著很多研究者。
“如果電阻觸摸屏要采用這種材料,需要先在金屬表面上催化生長石墨烯,再把它轉移到適合的基底上,才能進行應用。”史浩飛告訴記者,這就相當于在一個足球場上鋪一層薄薄的保鮮膜,要讓它平平整整且完好無損,難度特別大。
據介紹,通過“石墨烯透明電極關鍵技術”研究,他們采用工業原料如塑料、液態苯等作為有效碳源,在300℃的低溫下生長出高質量的石墨烯。
目前,中科院重慶研究院已經在銅箔襯底上生長出15英寸的均勻單層石墨烯,并成功將其完整地轉移到柔性PET襯底上和其他基底表面,并且通過進一步應用,還制備出了7英寸的石墨烯觸摸屏。
在中科院重慶研究院的實驗室里,記者看到,研究人員將石墨烯觸摸屏貼在一臺普通筆記本電腦的顯示屏上,調試完畢后,用手寫筆就能輕松地在屏幕上寫字。
力爭一年內實現產業化,年產量達上百萬片
如果用石墨烯透明電極替代目前市場上應用最廣的ITO透明電極等產品,其成本和價格會不會很高?
史浩飛介紹,由于自然界碳元素含量豐富,不需要像其他透明電極一樣用到稀有金屬、貴金屬等,所以原材料成本更低。如果實現了批量化生產,其價格會很有競爭力,甚至比現有產品更便宜。
據了解,2013年全球對手機觸摸屏的需求量大概在9.65億片,產值將超過130億美元。到2015年,平板電腦對大尺寸觸摸屏的需求也將達到2.3億片。這為石墨烯的應用提供了廣闊的市場。
目前,中科院重慶研究院正在與廣東地區的風投機構商談,力爭讓石墨烯在一年內實現量產。屆時,其年產量預計將達到上百萬片。
他表示,石墨烯的應用,將給我們的手機、平板電腦帶來較大的變化。“如果手機、平板電腦上的其他部件和材料也得到相應改進,也許未來5-10年,手機、電腦的顯示屏就可以真正實現可折疊。”
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