鉅大LARGE | 點擊量:1086次 | 2018年09月24日
奇跡材料石墨烯未來卻有可能在商業(yè)領(lǐng)域影響深遠(yuǎn)
石墨烯這個小小的原子材料,未來卻有可能在商業(yè)領(lǐng)域影響深遠(yuǎn)。它比鋼要堅韌200倍,又比紙還輕,同時“身段”比體操運動員還靈活。石墨烯被稱為奇跡般的材料、革命性的產(chǎn)品。從電子消費到生物醫(yī)藥領(lǐng)域,它都大有可為。
石墨烯在2004年被兩名物理學(xué)家AndreGeim和KonstantinNovoselov首次發(fā)現(xiàn),二人因此獲得了諾貝爾獎。石墨烯的本質(zhì)是具有二維屬性的結(jié)晶碳同素異形體。它由碳六元環(huán)組成二維周期蜂窩狀點陣結(jié)構(gòu),輕薄至幾近透明,其熱電轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)具有獨特性,加之它的磁性亦無其他材料可匹配,因此,石墨烯在商業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用幾乎所向披靡。例如,石墨烯的靈活性能讓可穿戴設(shè)備能夠發(fā)揮出更多想象力,它的輕薄也能讓未來的飛機(jī)更省油、更具流線美感。甚至,Bill&MelindaGate基金會已經(jīng)向曼徹斯特大學(xué)捐款10萬美元,用于開發(fā)基于石墨烯技術(shù)的保險套。
“石墨烯潛力非凡,能為不同的企業(yè)和領(lǐng)域所用?!蔽挥诩~約長島的石墨烯實驗室CEOElenaPolyakova說。該實驗室的“石墨烯超市”(GrapheneSupermarket)向7000多個企業(yè)和院??蛻籼峁┘{米碳和石墨烯產(chǎn)品?!八梢匀〈?dāng)前市場上的很多材料?!?br/>
至少目前,針對石墨烯的研發(fā)遠(yuǎn)超其在商業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用??萍甲稍児綜ambridgeIP指出,僅在過去5年,開發(fā)者和制造商已經(jīng)申請了1.3萬項石墨烯方面的技術(shù)專利。2013年底,歐盟委員會集結(jié)了來自17個國家的工業(yè)集團(tuán)和學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu),發(fā)起了一項耗時10年、耗資數(shù)十億歐元的石墨烯研究倡議。
美國聯(lián)合市場研究機(jī)構(gòu)(AlliedMarketResearch)的報告預(yù)測,在下一個十年結(jié)束時,石墨烯市場規(guī)模將達(dá)到1.49億美元。在2014年~2020年之間,由于汽車和電子兩大行業(yè)對石墨烯興趣大增,年度復(fù)合增長率將達(dá)到44%。一個典型的案例是2014年4月,三星電子與韓國成均館大學(xué)合作,公布了一項石墨烯合成方法,據(jù)稱這將加快該材料的商業(yè)化速度,大大提升它在柔性顯示屏和其他尖端設(shè)備上的應(yīng)用潛力。IBM也發(fā)布了基于石墨烯技術(shù)設(shè)計的電子電路板,它將提升數(shù)據(jù)的無線傳輸速度。
然而,石墨烯是一個奇跡,卻并不意味著它是完美的。對于初創(chuàng)者來說,它缺乏存在于其他半導(dǎo)體材料之間的帶隙,意味著電傳導(dǎo)無法被開啟或關(guān)閉。可能的解決辦法包括人工設(shè)置分隔以打開和關(guān)閉電路,或者通過化學(xué)添加劑來改變石墨烯的核心組成部分。這些缺點進(jìn)一步加劇了石墨烯材料高昂的成本問題,以及完美的石墨烯卷的質(zhì)量控制問題。
渥太華初創(chuàng)企業(yè)Grafoid是一家專注于開發(fā)石墨烯商業(yè)價值的公司,他們正面對石墨烯在生產(chǎn)方面的挑戰(zhàn)。Grafoid旗下投資的MesoGraf平臺正在申請專利,從原料石墨礦中以較高的性價比提取高純度的石墨烯,讓石墨烯本來苛刻的化學(xué)性能不再成為妨礙。
這些努力都能讓地球環(huán)境變得更美好。事實上,石墨烯對環(huán)境影響很小,可能會成為人類留給后代真正的遺產(chǎn)。萊斯大學(xué)的研究人員已經(jīng)證明,將石墨烯氧化物添加進(jìn)基于水的鉆井液中,就能將滲漏問題降低至最小,提高采油效率。Grafoid創(chuàng)始人、總裁兼CTO,同時也是MesoGraf聯(lián)合投資人的GordonChiu認(rèn)為,石墨烯甚至可能在制造過程中取代某些金屬和其他自然資源。
“想象一下,過去我們曾100%地依賴石油,而現(xiàn)在通過混合石墨烯,人類對石油的依賴度可能會降低到原來的50%。石墨烯帶來的不僅是更輕更強(qiáng)大的產(chǎn)品,還會帶來更安全的環(huán)境?!盋hiu說,“我一直相信,新材料會改變我們的做事方式。而石墨烯有能力從根本上影響我們作為地球物種的生活方式和先進(jìn)性?!?/p>