上一場革命:晶體硅
如果說20世紀(jì)初發(fā)明的電子管是近百年電子工業(yè)發(fā)展的起點,那么毫無疑問20世紀(jì)中期美國貝爾實驗室發(fā)明的晶體管則是半個世紀(jì)以來電子工業(yè)得以蓬勃發(fā)展的助推器,。相比電子管的笨重,、能耗大、壽命短,、噪聲大,、制造工藝復(fù)雜,以晶體硅半導(dǎo)體為原材料的晶體管克服了這些缺陷,,它的問世被譽(yù)為20世紀(jì)最偉大的發(fā)明之一,,也是微電子革命的先驅(qū)。
正是電子晶體管的出現(xiàn)才讓微型集成電路技術(shù)出現(xiàn)爆炸性增長,,數(shù)十年來,,微電子技術(shù)不僅在計算機(jī)、手機(jī),、消費電子產(chǎn)品中得到了廣泛應(yīng)用,,而且在汽車、工業(yè)控制,、航空航天,、醫(yī)療設(shè)備等無數(shù)專業(yè)電子設(shè)備中得到廣泛使用,通過讓機(jī)器設(shè)備微型化,、自動化,、計算機(jī)化,將從根本上改變?nèi)祟惖纳睢?br />
正因為微電子技術(shù)發(fā)展突飛猛進(jìn),,才有了著名的摩爾定律,。根據(jù)摩爾定律的預(yù)測,集成電路芯片上所集成的電路數(shù)目,,每隔18個月就翻一倍,,而價格會下降一半�,?v觀近幾十年來,,無論是計算機(jī)硬件還是智能手機(jī)等一系列消費電子產(chǎn)品,性能都在飛速提升而價格則急劇下降,,技術(shù)變革的速度往往超出人們的想象,。
下一場革命:石墨烯
被譽(yù)為“21世紀(jì)的神奇材料”、“萬能材料”的石墨烯自2004年首次從石墨中分離出來,,到今天被業(yè)界廣泛追捧也就只有短短十年的時間,,它的出現(xiàn)在科學(xué)界激起了巨大的波瀾,英國科學(xué)家還因此獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎,。
石墨烯是一種由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)的新材料,,是世界上已知最薄、最堅硬的納米材料,,具有出色的韌性,、導(dǎo)電性及導(dǎo)熱性。石墨烯由于提煉技術(shù)還不成熟,,目前相關(guān)技術(shù)研究大多還處在實驗室階段,,離大規(guī)模量產(chǎn)還有相當(dāng)于距離,因此它也是被號稱價格10倍于黃金的納米材料,。
由于石墨烯具有比晶體硅有更好的導(dǎo)電性及導(dǎo)熱性,,效率可比硅至少高100倍,因此也被認(rèn)為是最有可能替代硅材料而成為未來微型集成電路的新型材料,。正如華為創(chuàng)始人任正非所說:這個時代將來最大的顛覆,,是石墨烯時代顛覆硅時代!
石墨烯應(yīng)用前景展望
正因為石墨烯在新能源,、新材料,、電子科技,、航天軍工等領(lǐng)域有著非常大的潛在應(yīng)用價值,近年來受到學(xué)界,、政府,、資本的重視與追捧。無論是歐洲,、美國,,還是亞太地區(qū),目前都緊急將石墨烯技術(shù)提升到一個未來技術(shù)創(chuàng)新競爭的戰(zhàn)略高度,。2013年歐盟將石墨烯和人腦工程兩大科技入選“未來新興旗艦技術(shù)項目”,,每項計劃將在未來10年內(nèi)分別獲得10億歐元的研究經(jīng)費。
作為最薄,、最堅硬,、導(dǎo)電性最好且擁有強(qiáng)大靈活性的納米材料,基于石墨烯材料的新能源電池功率密度比鋰電池高100倍,,能量儲存密度比傳統(tǒng)超級電容高30倍,,是目前高性能電池升級的一個重要方向。
隨著目前智能手機(jī)芯片更快,、屏幕更大,、功能更多,手機(jī)耗電量也在飛速增長,,而受于體積及重量,、外觀設(shè)計的限制,手機(jī)電池技術(shù)的瓶頸越來越明顯,,而石墨烯電池的應(yīng)用將有望讓智能手機(jī),、可穿戴設(shè)備及電動汽車等一系列前沿高科技產(chǎn)品的體積及性能、成本及續(xù)航能力等有重大突破,。
此外,,石墨烯作為世界上最薄、機(jī)械強(qiáng)度最高的納米材料,,具有高透光性和高導(dǎo)電性,,將其用于手機(jī)屏幕將使未來的手機(jī)更薄,視覺效果更好,,甚至具備透明屏幕的酷炫效果,。
石墨烯納米材料本身的天然特性決定了,其可在復(fù)合材料,、觸摸屏,、電子器件、儲能電池、顯示器,、傳感器,、半導(dǎo)體、航天,、軍工,、生物醫(yī)藥等多個領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。隨著技術(shù)的成熟度越來越高以及資本市場,、政府政策的大力推動,預(yù)計不用很久石墨烯將可能掀起電子科技領(lǐng)域的下一場革命,。