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最新詳細石墨烯科技路線圖發布

石墨烯是一種由單層碳原子排列構成的二維晶體,自2004年被首次制備出來後引起了全球範圍内的研究熱潮。由于石墨烯具有優異的力學性能、電學性能、熱學性能等,該材料有望在半導體、能源、環境、電子、軍工等領域帶來一次新的技術革命。歐盟、美國、新加坡、韓國等許多國家和地區已經進行了相關的研究與實施,對相關的産業發展做出了戰略性的部署。目前,石墨烯材料被認為正處于産業化突破的前夜,未來該新型材料将以何種方式影響人類的生活和社會的發展,已經引起了業界的廣泛期待。正是在這樣的背景下,歐盟于2013年1月選定石墨烯旗艦項目為首批旗艦項目之一。該項目預計運行10年,總投資達10億歐元,旨在把石墨烯及其相關層狀材料從實驗室帶入到社會,從而為諸多産業帶來一場新的革命,促進經濟增長。該項目包括了17個歐洲國家的76個學術與企業研究團隊,并被劃分了11個科技主題。

Andrea C. Ferrari是該文的第一作者,同時也是歐盟石墨烯旗艦項目的執行委員會主席,負責統籌整個項目的管理與執行。這篇文章共分為背景、基礎研究、健康環境、生産、電子器件、自旋電子、光電器件、傳感器、柔性器件、能源存儲與轉換、複合材料、生物醫學、結論與緻謝等幾部分,總計引用了2334篇文獻。本文中,科學家們概述了石墨烯等相關材料從基礎研究到相關行業應用的關鍵性問題,重點突出了石墨烯從原材料到可能實現産業革命的所需研究路徑。目前,石墨烯的應用主要受到材料制備與生産的驅動,一旦材料的生産制備達到成熟,石墨烯将會實現廣泛的應用和影響。該文在最後強調,石墨烯的快速研究進展是基于其可以發展為各種新奇的應用,而不是去替換現有的材料。石墨烯隻有當與現有工業材料具有充足的競争力後,才能取代傳統材料。特别的,該路線圖也談到了中國在石墨烯領域的研究進展,引用和借鑒了大量中國科學家的研究工作。

同時,科學家強調這樣的一份路線圖并不一定是完全的,也會遺留下一些最近快速發展的領域進展。科學家們計劃在未來的10年時間内,将會定期的更新該路線圖,以保持可以了解到石墨烯材料領域的最新科技進展。

就石墨烯烯相關問題,新材料在線采訪了國家納米中心的李昕明博士:

1、 石墨烯目前是否有大規模應用?目前已經有哪些方面的應用?

石墨烯正處于産業化突破的前夜,很有可能在未來幾年的時間内實現具體的規模應用。石墨烯未來将以何種方式影響人類的生活和社會的發展,已經引起了業界和學界的廣泛期待。

目前,石墨烯的具體應用還處于研發階段,這一方面受到石墨烯材料制備生産的影響,一方面也取決于其和現有材料在性能與成本的比較上。和國外稍顯區别的是,中國掌握石墨烯先進技術的機構還主要在科研單位,而企業在技術研發的領頭與導向作用并不突出。而在國外,像IBM、三星、空客、諾基亞、索尼等公司在很早階段就和科研單位緊密合作,有針對性地引導開發如複合材料、透明導電薄膜、柔性電極等産品。在這個角度上,國内企業和科研機構還需要能進一步加強合作,特别是企業能夠在石墨烯的前期研發過程中能更加主動和科研機構進行長期密切合作,才能更好地實現核心技術的産業化。

2、 石墨烯未來的發展趨勢?

短期内,石墨烯應用的限制還主要集中在材料制備合成上。石墨烯的産業化目前也主要限制于材料本身的發展。在特定的應用場合中需要特定質量的石墨烯,量産可控石墨烯仍是現階段所面臨的一個巨大挑戰。近期内,石墨烯有望在複合材料、透明電極、柔性器件、觸摸屏等領域率先取得應用。而從長期來看,隻有當高質量石墨烯可以低成本可控合成後,同時結合現有成熟的半導體技術,石墨烯有望在傳感探測器件、高頻電子器件以及生物等領域得到應用。

3、 未來石墨烯的爆發點是在哪裡?

伴随着新技術的出現與發展,石墨烯材料的爆發點應該還是與技術發展的潮流是同步的。比如,石墨烯在信息技術、能源環保、探測傳感、柔性器件等領域與現有技術進行很好的融合與發展,甚至會起到革新與引領的作用。特别的是,一種新型材料的出現,與傳統材料與技術的複合與融合,往往比替換材料更容易得到應用和發展。

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