石墨烯技術遇到了什麼瓶頸,為什麼很長時間沒有新消息?

宋怡婷


主要是,大家都還在觀望。感覺還有更多的黑科技,很快就會出現。而這些黑科技絕對都是顛覆人類目前所能認知的技術。總之一句話:留給人類命運共同體的時間,不多了。或許2025年,就見分曉了。


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石墨烯具有非同尋常的導電性能、超出鋼鐵數十倍的強度和極好的透光性,它的出現有望在現代電子科技領域引發一輪革命。它是一種由碳原子組成的六邊型的二維薄膜,僅為一個碳原子的厚度,排列結構和蜂巢的切面類似。

在石墨烯中,電子能夠極為高效地遷移,而傳統的半導體和導體,例如硅和銅遠沒有石墨烯表現得好。由於電子和原子的碰撞,傳統的半導體和導體用熱的形式釋放了一些能量,石墨烯則不同,它的電子能量不會被損耗:這使它具有了以下的特性:

(1)非常薄:石墨烯是目前已知最薄的納米材料。

(2)透光性:光敏感性好。石墨烯幾乎是完全透明的,只吸收2.3%的光;其透光性在較寬的波長範圍內都很好,被其吸收的光還能迅速轉化為其他波長的光。

(3)導熱性:

(4)導電性:石墨烯結構非常穩定,研究者未發現石墨烯中有碳原子缺失的情況,這種穩定的晶格結構使碳原子具有優秀的導電性。石墨烯中的電子在軌道中移動時,不會因晶格缺陷或引入外來原子而發生散射。由於原子間作用力十分強,在常溫下,即使周圍碳原子發生擠撞,石墨烯中電子受到的干擾也非常小。

(5)電阻率低,是已知的導電性最好的材料,被稱為超強導體,電阻率只約10-6Ω·cm,比銅或銀更低;此外,石墨烯的敏感性高,即使是微小的氣體分子吸附或釋放,都可以通過石墨烯上微小的電阻變化來檢測到;

(6)強度高。石墨烯的強度是鑽石強度的2倍、鋼材的200倍,是已知硬度最高的材料。石墨烯是人類已知強度最高的物質,比鑽石還堅硬,強度比世界上最好的鋼鐵還要高上100倍。

(7)韌性非常好。石墨烯是已知的最柔韌的材料,且抗壓力非常高。

(8)密閉性好。不透氣、也不透水,對強鹼、強酸等腐蝕性溶液有很強的抵禦能力;能有效抑制細菌的生長。

技術瓶頸:

1. 生產工藝複雜,生產成本高!

2.開發石墨烯安全性!

3.基礎物理學需要顛覆性理論!




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成本問題。雖然石墨烯技術在各個方面看來都具有顛覆目前材料技術的能力,但是其製備難度卻遠遠高於預期,導致成本始終無法降到商用程度。


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