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石墨烯将承载产业变革希望

2019-10-09 17:22:18来源:励志吧0次阅读

近年来,石墨烯承载着未来变革产业领域的希望,欧盟于2013年10月率先启动了为期10年的“石墨烯旗舰项目”,旨在使欧洲公司“能够在全球石墨烯技术竞赛中获得主动权”。在该项目日前主办的“2015石墨烯周”大会期间,科技日报记者就有关问题采访了项目执行委员会主席、剑桥大学石墨烯中心主任安德烈·法拉利教授。

石墨烯项目进展获得好评

法拉利教授认为,未来10年石墨烯具有提升和变革若干产业领域的巨大潜力,同时也有望在欧州和全球创造大量新增就业机会。因而,从技术角度审视石墨烯究竟对哪些具体产业领域更为重要,这非常关键。

法拉利教授介绍说,欧盟委员会对项目进展审核后给予积极评价,认为“大获成功”。一年多来,该项目发表了大量研究成果,同时申请了一些专利;已搞定了计划的全部协调工作。

他谨慎地强调,目前该项目仍处于初期阶段,在执行过程中面临两个重要挑战:一是管理和政治方面的挑战。由于项目涉及欧盟众多成员国、众多研究中心、机构和企业,必须确保参与各方能够有效地合作;二是确保将项目从基础研究转向工业应用研究。目前,越来越多的工业界伙伴尤其是欧洲一些大牌公司都加入了该项目,其中包括英国FlexEnable公司、德国英飞凌公司、爱立信和阿尔卡特公司等,这正契合了项目的宗旨——与工业界建立牢固的伙伴关系。

石墨烯研发面临三大难题

法拉利认为,2015年石墨烯研发的主要障碍有三:第一是目前能制备的材料呈现出一些特性,而人们用来制造设备的材料则需要另一些特性,这之间存在“隔阂”。石墨烯价值链是以整体方式呈现,但在制备某种材料时,需要相对应种类的特殊石墨烯——即存在很多不同种类的石墨烯,但并非都能很好地用于同样用途。制造电子设备需要一种石墨烯,而制造电池则需要另一种完全不同的石墨烯;制造电池的石墨烯不可能用来制造晶体管,反过来也一样。

第二是石墨烯与半导体Fab材料(用于大规模制造设备)的集成。“石墨烯旗舰项目”刚设计了一个“圆片规模集成”来实现在石墨烯与典型Fab材料的集成。如果不能将石墨烯置入Fab,就不能将其置入其他设备中。欧洲很幸运地拥有像诺基亚、爱立信和阿尔卡特等大公司,他们最终认识到下一步是石墨烯与半导体Fab 的集成。如果这方面取得成功,必将能实现石墨烯的大规模制备。

第三是最终设备的整体成本,即与其他技术相比是否具有竞争力,但目前对此尚难以确定。

未来10年最有希望的应用

法拉利教授认为,未来10年,石墨烯将先后在复合材料、透明半导体材料、能源、光子、光电子和传感器等领域走向应用。

从时间表来看,未来2年到3年内石墨烯最有希望的应用将是复合材料。如一家名为Head的欧洲公司,正在利用石墨烯生产网球拍;另一家欧洲公司也正准备推出加入石墨烯的自行车轮胎;还有一家公司正将注意力转向具有机械特性和热力特性的复合材料。这些应用都属于复合材料领域。其后,将是透明导电材料如移动手机和电视屏幕等。

未来5年内,石墨烯在能源领域也将大有作为,如石墨烯电池和石墨烯超级电容器等;未来5年到10年内,石墨烯将在光学、光子学和传感器等领域,如光感测器、激光感测器、调制器及数据传输设备等方面得到应用。

需审慎看待石墨烯专利量

据英国专利咨询公司Cambridge IP的研究,截至2014年5月全球在石墨烯领域申请的专利数量为11372项,亚洲占3060项,欧洲和英国分别仅有361项和41项,明显处于落后境地。对此,法拉利认为需要审慎看待石墨烯领域的专利数量。

他指出,目前中国和韩国在石墨烯领域申请了大量专利,而欧洲专利局在授予专利方面很挑剔,因而欧洲提交的专利申请数量较少。专利数量的差距,并不是表明欧洲在该技术领域处于落后境地的一项指标。

就专利绝对数量而言,不可否认欧洲处于落后,但其质量并不低于其他国家。中国的很多专利并非国际专利;韩国在某一领域的专利数量多达数十个,而欧洲专利则覆盖了众多研究领域。欧洲和英国确实需要更多专利,也正在为此努力,但需要更审慎地看待专利数量。

整合石墨烯研发定有裨益

法拉利曾多次到中国进行学术交流,他开玩笑地说每次只有两次入境的签证迫使他不停地更新签证。他指出,中国有很多石墨烯研发活动:2014年浙江宁波就举办了一次大型石墨烯会议;北京半导体物理所等在石墨烯和拓扑绝缘体方面很具实力;中国石墨烯联盟也得到了地方政府的大力支持。

法拉利说,中国是一个大国,在区域性层次或单独研发机构层次上,有很多石墨烯研发项目,如上海、北京、浙江等地的区域性研发活动都很强劲。目前中国尚没有一项整体的石墨烯研发计划,但正努力地将其整合在一起。他认为应对这些研发活动加以协调。若能将在中国石墨烯研发方面的各种努力统一整合在单一计划之下,肯定是有益的。

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