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石墨烯會是顯示技術的未來?

鉅大LARGE  |  點擊量:2532次  |  2018年06月18日  

安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫在2010年憑借石墨烯拿到諾貝爾物理學獎后,無數人蜂擁而至,企圖在這一領域早早占下一席之地。當然不可否認他們當中有一些是物理科學的狂熱愛好者,對這一可以在非絕對零度下穩定存在的二維晶體感到興奮,并想更加深入的了解。但是更多夾在其中的是各路商人以及投機者,想要搭著名號和概念撈上一筆。五年過去了,我們仍未看到任何實質性的突破,那些活在實驗室中的小東西們沒有一樣能夠真正走入市場。現在,荷蘭代爾夫特理工大學的研究人員又在石墨烯身上挖掘出了一些新的前景。

原則上講,石墨烯是一種幾乎完全透明的材料,只會吸收2.3%的光,以至于幾乎完全不會反射光線。但是研究人員使用雙層石墨烯形成石墨烯泡沫,并將其覆蓋在氧化硅板上。氧化硅板有大約十倍于人類頭發寬度的孔,而擋石墨烯橫跨這些孔腔時,石墨烯氣泡會根據壓力變化而膨脹或收縮,改變了光線的折射角度,從而在硅化板孔隙中不斷折射,最終投射出不同的顏色。當然最主要的還是石墨烯那略顯極端的物理性質。由于只有單層分子,電子在石墨烯中的傳導速度是其他導體無法比擬的。研究人員們認為這可能會衍發出一種新的顯示技術,石墨烯組成的“機械像素”將會比LED屏幕更加的耐用和節能,并且也更加靈活,易于控制。

但是問題在于,現在根本無法做到精準的控制每個石墨烯泡沫的壓力,而且原子級的石墨烯材料在固定問題上也非常難以解決。為了黏著在基層表面,需要加入高分子材質,但因為高分子材質的導電、導熱性差,反而拖累了石墨烯的優異性質。而且即使是石墨烯泡沫的顏色變化也非常難以控制,目前甚至無法篩出純凈的紅色或藍色。

2004年安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫在實驗室中通過機械剝離法成功的從石墨中分離出了石墨烯,證明了它可以單獨存在的可能。但是十二年過去了,這一神奇材料的制作還是只能仰仗笨重的機械分離法。即使是外行人,只需要知道這是一種將原材料不停的機械式層層剝離,最終獲得原子級材料的方式,就知道它的工業量產化在當下可以說是幾乎不可能完成的任務,而氧化還原法和SiC外延法也都無法平衡成本與良品率。所以就目前而言,石墨烯還是只適合安安靜靜的待在實驗室中做一個高冷的超級材料,至于量產化甚至商用,還是不要對它抱有太多期待了。

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