數碼界新貴材料：石墨烯

孫琪深

石墨烯智慧型手機即將問世？Samsung Techwin研發部、首爾大學化學系教授Hong Byung-hee和他所帶領的研究員2月10日宣布，他們已成功開發出利用大尺寸石墨烯薄膜制造的觸控螢幕，并將之安裝到三星電子的Galaxy智能手機。目前看Galaxy S5即將發布可能趕不上了，所以最有可能首先用上這種材料的智能手機很可能將是Galaxy Note 4。

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

石墨烯是一種由碳原子構成的單層片狀結構的新材料，由碳原子以 sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，是只有一個碳原子厚度的二維材料。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。石墨烯材料自誕生之日起，就被科學家寄予厚望，它優異的電子性能使在新型電子產品開發、高容量電池等領域都有廣泛的應用前景。也正因為如此，石墨烯被稱為“黑金”，是“新材料之王”，科學家甚至預言石墨烯將“徹底改變21世紀”。

其實石墨烯并不是現在現在才發現的材料，早在20世紀初，X射線晶體學的創立以來，科學家就已經開始接觸到石墨烯了。但分離制成石墨烯的方法一直難以突破。甚至到現在石墨烯的價格仍然10倍于黃金。

2010年10月5日，瑞典皇家科學院宣布，將2010年諾貝爾物理學獎授予英國曼徹斯特大學科學家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，以表彰他們在石墨烯材料方面的卓越研究。海姆和諾沃肖洛夫于2004年制成石墨烯材料。

在應用前景上，根據石墨烯超薄，強度超大的特性，石墨烯可被廣泛應用于各領域，比如超輕防彈衣，超薄超輕型飛機材料等。根據其優異的導電性，使它在微電子領域也具有巨大的應用潛力。石墨烯有可能會成為硅的替代品，制造超微型晶體管，用來生產未來的超級計算機，碳元素更高的電子遷移率可以使未來的計算機獲得更高的速度。

在麻省理工學院的一份學術報告中指出，石墨烯已經被視為用于打造第三代太陽能電池的最佳備選材料之一。這種技術將為一些小型隨身電子設備提供源源不斷的能量，如數碼相機、手機等。

巧合的是，蘋果公司剛剛提交了一份專利申請，申請內容正是關于在一些設備中搭載太陽能電池的解決方案。業內人士猜測，該專利與麻省理工學院的石墨烯太陽能電池的科研成果有關。

在中國，石墨烯的開發也在進行中，石墨烯產業技術創新戰略聯盟秘書長李義春認為原先業內普遍認為石墨烯實現產業化至少需要5年的時間，但是目前，我國在石墨烯應用方面的研究成果層出不窮，在某些領域，石墨烯可能只需要2-3年的時間就可以實現產業化。他說：“目前石墨烯及其相關應用技術的發展非常快，產業化應用大大超出預期。有些預計2020年才能完成的應用，極有可能在2015年就能實現。雖然石墨烯產業的走向是樂觀的，但的確還需要時間。”endprint