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奇迹材料石墨烯:革命性的产品

导读: 石墨烯这个小小的原子材料,未来却有可能在商业领域影响深远。它比钢要坚韧200倍,又比纸还轻,同时“身段”比体操运动员还灵活。石墨烯被称为奇迹般的材料、革命性的产品。从电子消费到生物医药领域,它都大有可为。

  石墨烯这个小小的原子材料,未来却有可能在商业领域影响深远。它比钢要坚韧200倍,又比纸还轻,同时“身段”比体操运动员还灵活。石墨烯被称为奇迹般的材料、革命性的产品。从电子消费到生物医药领域,它都大有可为。

  石墨烯在2004年被两名物理学家Andre Geim和Konstantin Novoselov首次发现,二人因此获得了诺贝尔奖。石墨烯的本质是具有二维属性的结晶碳同素异形体。它由碳六元环组成二维周期蜂窝状点阵结构,轻薄至几近透明,其热电转换结构具有独特性,加之它的磁性亦无其他材料可匹配,因此,石墨烯在商业领域的应用几乎所向披靡。例如,石墨烯的灵活性能让可穿戴设备能够发挥出更多想象力,它的轻薄也能让未来的飞机更省油、更具流线美感。甚至,Bill & Melinda Gate基金会已经向曼彻斯特大学捐款10万美元,用于开发基于石墨烯技术的保险套。

  “石墨烯潜力非凡,能为不同的企业和领域所用。”位于纽约长岛的石墨烯实验室CEO Elena Polyakova说。该实验室的“石墨烯超市”(Graphene Supermarket)向7000多个企业和院校客户提供纳米碳和石墨烯产品。“它可以取代当前市场上的很多材料。”

奇迹材料石墨烯:革命性的产品

  至少目前,针对石墨烯的研发远超其在商业领域的应用。科技咨询公司Cambridge IP指出,仅在过去5年,开发者和制造商已经申请了1.3万项石墨烯方面的技术专利。2013年底,欧盟委员会集结了来自17个国家的工业集团和学术机构,发起了一项耗时10年、耗资数十亿欧元的石墨烯研究倡议。

  美国联合市场研究机构(Allied Market Research)的报告预测,在下一个十年结束时,石墨烯市场规模将达到1.49亿美元。在2014年~2020年之间,由于汽车和电子两大行业对石墨烯兴趣大增,年度复合增长率将达到44%。一个典型的案例是2014年4月,三星电子与韩国成均馆大学合作,公布了一项石墨烯合成方法,据称这将加快该材料的商业化速度,大大提升它在柔性显示屏和其他尖端设备上的应用潜力。IBM也发布了基于石墨烯技术设计的电子电路板,它将提升数据的无线传输速度。

  然而,石墨烯是一个奇迹,却并不意味着它是完美的。对于初创者来说,它缺乏存在于其他半导体材料之间的带隙,意味着电传导无法被开启或关闭。可能的解决办法包括人工设置分隔以打开和关闭电路,或者通过化学添加剂来改变石墨烯的核心组成部分。这些缺点进一步加剧了石墨烯材料高昂的成本问题,以及完美的石墨烯卷的质量控制问题。

  渥太华初创企业Grafoid是一家专注于开发石墨烯商业价值的公司,他们正面对石墨烯在生产方面的挑战。Grafoid旗下投资的MesoGraf平台正在申请专利,从原料石墨矿中以较高的性价比提取高纯度的石墨烯,让石墨烯本来苛刻的化学性能不再成为妨碍。

  这些努力都能让地球环境变得更美好。事实上,石墨烯对环境影响很小,可能会成为人类留给后代真正的遗产。莱斯大学的研究人员已经证明,将石墨烯氧化物添加进基于水的钻井液中,就能将渗漏问题降低至最小,提高采油效率。Grafoid创始人、总裁兼CTO,同时也是MesoGraf联合投资人的Gordon Chiu认为,石墨烯甚至可能在制造过程中取代某些金属和其他自然资源。

  “想象一下,过去我们曾100%地依赖石油,而现在通过混合石墨烯,人类对石油的依赖度可能会降低到原来的50%。石墨烯带来的不仅是更轻更强大的产品,还会带来更安全的环境。”Chiu说,“我一直相信,新材料会改变我们的做事方式。而石墨烯有能力从根本上影响我们作为地球物种的生活方式和先进性。”

 

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