石墨烯的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)

李雪

2017年11月16日，在第十九屆中國高新技術(shù)論壇開幕論壇上，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主康斯坦丁·諾沃肖洛夫從物理學(xué)角度與觀眾分享了材料領(lǐng)域的進(jìn)展與方向。

上世紀(jì)90年代之前，用于集成電路的化學(xué)元素主要集中在硅、鋁、磷等，此后硅谷眾多新興企業(yè)不斷取得重大進(jìn)展，開始增加這些元素及其聚合物在材料領(lǐng)域的應(yīng)用?？邓固苟　ぶZ沃肖洛夫表示，新材料將是未來的發(fā)展方向，對(duì)新型材料的研究也可以讓用戶在各種環(huán)境中提高材料的功能。如今，材料可以通過改性來滿足不同需要，更重要的是通過復(fù)合材料改變材料的物理與化學(xué)屬性，以便應(yīng)用于建筑、航空、船舶及電子行業(yè)。對(duì)復(fù)合材料也將進(jìn)行更深入的設(shè)計(jì)，比如從原子層面看，如果新材料能進(jìn)行更好的層級(jí)化堆積，可以研究不同層級(jí)的物理屬性、組成邏輯、物理形態(tài)等等。

在這樣的背景下，定制化制造、增材制造是材料領(lǐng)域的熱點(diǎn)話題。對(duì)新元件、新工具進(jìn)行定制化設(shè)計(jì)，通過簡單圖紙生成郵件直接發(fā)送，短短幾天就能收到真實(shí)的產(chǎn)品?？邓固苟　ぶZ沃肖洛夫表示，希望把這一“定制”理念帶入材料工程、材料設(shè)計(jì)領(lǐng)域。對(duì)不同的產(chǎn)品，其幾何形狀可以進(jìn)行增材制造，選擇更具體的特定材料，進(jìn)而擴(kuò)展所有設(shè)備的功能性?；瘜W(xué)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)在著手實(shí)踐，多肽的定制、修改人類胚胎基因、基因編程技術(shù)等都有了很大的發(fā)展，并已應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。

談到自己的研究方向石墨烯，康斯坦丁·諾沃肖洛夫表示，現(xiàn)在他們可以創(chuàng)建系列二維材料、多種類二維材料及其產(chǎn)品組合，覆蓋了不同種類的半導(dǎo)體、超導(dǎo)體及其他石墨烯重要衍生物，基于這些材料建立平臺(tái)，讓這些新功能材料通過自定義堆疊組合成三維結(jié)構(gòu)，提高維數(shù)，成為全新的三維材料，制造全新器件、在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行排列組合嘗試，并與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合。如今，他們能夠直接打印這些材料，結(jié)合二維材料特別屬性將其組合，可以直接打印功能器件，比如太陽能電池、晶體管、LED燈絲等等。例如，利用石墨烯很強(qiáng)的光響應(yīng)性、光響應(yīng)度，結(jié)合射頻應(yīng)用、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，打印天線甚至直接打印傳感器。結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，石墨烯油墨可以適用RFID和傳感器，在電路板等定制化生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)大量應(yīng)用。endprint