張江健：石墨烯將掀起電子科技下一場革命？

    鋰電世界  新材料技術永遠都是科技行業發展突飛猛進的重要推動力，晶體硅的出現就曾讓電子科技行業繁榮了數十年。而目前石墨烯是公認的具有與硅晶體同等價值的新材料，也是已知的世上最薄、最堅韌的納米材料，石墨烯技術的飛速發展將有望締造下一個電子科技新時代。

    上一場革命：晶體硅

    如果說20世紀初發明的電子管是近百年電子工業發展的起點，那么毫無疑問20世紀中期美國貝爾實驗室發明的晶體管則是半個世紀以來電子工業得以蓬勃發展的助推器。相比電子管的笨重、能耗大、壽命短、噪聲大、制造工藝復雜，以晶體硅半導體為原材料的晶體管克服了這些缺陷，它的問世被譽為20世紀最偉大的發明之一，也是微電子革命的先驅。

    正是電子晶體管的出現才讓微型集成電路技術出現爆炸性增長，數十年來，微電子技術不僅在計算機、手機、消費電子產品中得到了廣泛應用，而且在汽車、工業控制、航空航天、醫療設備等無數專業電子設備中得到廣泛使用，通過讓機器設備微型化、自動化、計算機化，將從根本上改變人類的生活。

    正因為微電子技術發展突飛猛進，才有了著名的摩爾定律。根據摩爾定律的預測，集成電路芯片上所集成的電路數目，每隔18個月就翻一倍，而價格會下降一半?？v觀近幾十年來，無論是計算機硬件還是智能手機等一系列消費電子產品，性能都在飛速提升而價格則急劇下降，技術變革的速度往往超出人們的想象。

    下一場革命：石墨烯

    被譽為“21世紀的神奇材料”、“萬能材料”的石墨烯自2004年首次從石墨中分離出來，到今天被業界廣泛追捧也就只有短短十年的時間，它的出現在科學界激起了巨大的波瀾，英國科學家還因此獲得2010年諾貝爾物理學獎。

    石墨烯是一種由碳原子構成的單層片狀結構的新材料，是世界上已知最薄、最堅硬的納米材料，具有出色的韌性、導電性及導熱性。石墨烯由于提煉技術還不成熟，目前相關技術研究大多還處在實驗室階段，離大規模量產還有相當于距離，因此它也是被號稱價格10倍于黃金的納米材料。

    由于石墨烯具有比晶體硅有更好的導電性及導熱性，效率可比硅至少高100倍，因此也被認為是最有可能替代硅材料而成為未來微型集成電路的新型材料。正如華為創始人任正非所說：這個時代將來最大的顛覆，是石墨烯時代顛覆硅時代！

    石墨烯應用前景展望

    正因為石墨烯在新能源、新材料、電子科技、航天軍工等領域有著非常大的潛在應用價值，近年來受到學界、政府、資本的重視與追捧。無論是歐洲、美國，還是亞太地區，目前都緊急將石墨烯技術提升到一個未來技術創新競爭的戰略高度。2013年歐盟將石墨烯和人腦工程兩大科技入選“未來新興旗艦技術項目”，每項計劃將在未來10年內分別獲得10億歐元的研究經費。

    作為最薄、最堅硬、導電性最好且擁有強大靈活性的納米材料，基于石墨烯材料的新能源電池功率密度比鋰電池高100倍，能量儲存密度比傳統超級電容高30倍，是目前高性能電池升級的一個重要方向。

    隨著目前智能手機芯片更快、屏幕更大、功能更多，手機耗電量也在飛速增長，而受于體積及重量、外觀設計的限制，手機電池技術的瓶頸越來越明顯，而石墨烯電池的應用將有望讓智能手機、可穿戴設備及電動汽車等一系列前沿高科技產品的體積及性能、成本及續航能力等有重大突破。

    此外，石墨烯作為世界上最薄、機械強度最高的納米材料，具有高透光性和高導電性，將其用于手機屏幕將使未來的手機更薄，視覺效果更好，甚至具備透明屏幕的酷炫效果。

    石墨烯納米材料本身的天然特性決定了，其可在復合材料、觸摸屏、電子器件、儲能電池、顯示器、傳感器、半導體、航天、軍工、生物醫藥等多個領域具有廣闊的應用前景。隨著技術的成熟度越來越高以及資本市場、政府政策的大力推動，預計不用很久石墨烯將可能掀起電子科技領域的下一場革命。