近日，在2012年，因石墨烯而獲得諾貝爾獎的康斯坦丁·諾沃肖洛夫(Konstantin Novoselov)和他的同事曾經(jīng)在《自然》上發(fā)表文章討論石墨烯的未來(lái)，兩年來(lái)的發(fā)展也基本證明了他們的預測。
他認為作為一種材料，石墨烯“前途是光明的、道路是曲折的”，雖然將來(lái)它也許能發(fā)揮重大作用，但是在克服幾個(gè)重大困難之前，這一場(chǎng)景還不會(huì )到來(lái)。
首先，迄今為止還沒(méi)有真的能適合工業(yè)化大規模推廣生產(chǎn)石墨烯的技術(shù)；其次，石墨烯一個(gè)有前景的方向是顯示設備——觸屏，電子紙，等等。但是目前而言石墨烯和金屬電極的接觸點(diǎn)電阻很難對付，這個(gè)問(wèn)題可能會(huì )在十年之內解決；第三，石墨烯產(chǎn)業(yè)還有一個(gè)意想不到的麻煩：污染。石墨烯產(chǎn)業(yè)目前最成熟的產(chǎn)品之一可能是所謂“氧化石墨烯納米顆粒”，但它對人體很可能有毒。
鑒于過(guò)去幾個(gè)月里學(xué)界并無(wú)新的突破性進(jìn)展，近日它的這波突發(fā)性“火熱”，恐怕本質(zhì)上還是資本運行的炒作結果，應審慎對待。
石墨烯改變未來(lái)智能手機
或許你對“石墨烯”這種材質(zhì)并不熟悉，但實(shí)際上它將有可能改變我們未來(lái)的數字生活。從物理學(xué)角度來(lái)說(shuō)，它是世界上第一個(gè)二維材料、比人類(lèi)頭發(fā)細一萬(wàn)倍，擁有柔韌性、透明的形態(tài)，并且能夠導電。而在科技領(lǐng)域，包括三星、諾基亞等廠(chǎng)商都在致力于石墨烯材質(zhì)的研發(fā)及應用，有望被應用在觸摸屏、電池、傳感器、晶體管等各種領(lǐng)域。也就是說(shuō)，石墨烯是一種能夠改變手機等數碼產(chǎn)品未來(lái)形態(tài)的技術(shù)，主要體現在下面5個(gè)方面：
1. 柔軟且堅不可摧的觸摸屏
由于石墨烯柔韌、透明且可以導電的特性，相比傳統玻璃，它更適合作為屏幕面板。包括美國德克薩斯大學(xué)、韓國成均館大學(xué)均在早期進(jìn)入此領(lǐng)域進(jìn)行研究，并取得了一定的成功；而科技公司方面，三星在2011年已經(jīng)研發(fā)出40英寸的石墨烯觸摸屏面板、索尼則在2012年進(jìn)一步將其柔性化。
也就是說(shuō)，柔性屏幕的發(fā)展可能會(huì )因為石墨烯技術(shù)而取得突破。目前，真正商用的柔性屏幕仍無(wú)法實(shí)現任意彎曲且不會(huì )損壞，預計三星會(huì )在此領(lǐng)域率先取得突破，提出柔性石墨烯觸摸屏，應用在手機、可穿戴設備領(lǐng)域。
2. 充電速度更快的柔性電池
同理，石墨烯也能夠應用在電池領(lǐng)域，解決目前電池技術(shù)的瓶頸。試想一下，一顆能夠隨意彎曲的電池，不僅更加安全，還可以在20秒內完成充電，顯然是柔性屏幕手機的福音。這并非幻想，目前加州大學(xué)洛杉磯分校已經(jīng)研制出石墨烯超級電容，厚度就如一張A4紙一般，并且具有柔韌性，可隨意彎曲，量產(chǎn)也比較容易，充電速度是目前鋰電池的100至1000倍。
除此之外，石墨烯電池也能夠實(shí)現更大的容量。美國西北大學(xué)在石墨烯間的夾層加入了硅電極，來(lái)實(shí)現超出目前10倍的容量。這些案例都意味著(zhù)：未來(lái)你的手機不僅會(huì )輕薄，電池電量還將達15000mAh、并且在幾分鐘內就可以充滿(mǎn)。
3. 更好的鏡頭傳感器
目前數碼攝像頭的傳感器材質(zhì)基本上都是CMOS（互補金屬氧化物半導體），尺寸方面幾乎很難縮小，所以全畫(huà)幅單反的體積依然驚人。但如果使用石墨烯，不僅可以將其變得更加小巧、還將具有更高的光線(xiàn)敏感性及更少的功耗。
目前新加坡南洋理工學(xué)院研制出的石墨烯傳感器，已經(jīng)擁有相當于CMOS 1000倍的光線(xiàn)敏感性、并減少10倍的功耗，這意味著(zhù)未來(lái)數碼相機也許不會(huì )再出現噪點(diǎn)、并且可以在保持大畫(huà)幅的同時(shí)減少機身尺寸。
不僅僅是科研機構，諾基亞早在2011年就已經(jīng)申請了石墨烯傳感器專(zhuān)利，我們希望在未來(lái)的微軟Windows Phone上看到這個(gè)特性。
4. 石墨烯晶體管
石墨烯還有可能被應用在晶體管上，對半導體行業(yè)的影響將是巨大的。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，它能夠讓CPU、GPU更加省電，擁有更好的散熱性，集成度也更好，從而實(shí)現更廣泛的性能提升。
5. 更快的網(wǎng)絡(luò )
相關(guān)研究人員表示，由于石墨烯的光學(xué)響應率非常高，所以可以作為光纖傳導介質(zhì)，將目前的互聯(lián)網(wǎng)速度提升100倍。相信隨著(zhù)研究的不斷深入，石墨烯會(huì )更多被應用在電信基礎設施領(lǐng)域。
石墨烯的潛力顯然是巨大的，除了上述方向，它還可以用于太陽(yáng)能電池、氣體傳感器、海水淡化、航空航天甚至是制造更薄更強韌的保險套。隨著(zhù)研究的深入，包括比爾·蓋茨基金會(huì )、曼徹斯特大學(xué)國家石墨烯研究所、麻省理工學(xué)院等眾多機構都將加速其發(fā)展，相信在未來(lái)幾年我們會(huì )看到它的實(shí)際應用價(jià)值。
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