石墨烯的应用前景与现状.pdf

"石墨烯的应用前景与现状" 石墨烯是一种具有革命性应用前景的材料，其应用领域非常广泛，从航空航天、汽车、建筑到电子产品等领域都有其身影。下面我们将详细介绍石墨烯的应用前景与现状。 1. 可做“太空电梯”缆线 石墨烯的出现使得科研人员梦寐以求的2.3万英里长太空电梯成为可能。研究人员表示，如果这种方法被证实可以用以成批制制造石墨烯光纤，将能降低超坚固炭素复合材料的成本，炭素复合材料在航空航天、汽车和建筑等领域具有广泛的用途。 2. 代替硅生产电子产品 硅让我们迈入了数字化时代，但是研究人员仍然渴望找到一些新材料，让集成电路更小、更快、更便宜。在众多的备选材料中，石墨烯最引人瞩目。石墨烯的值得炫耀的优点有很多，比如超高强度、高透光性以及超强导电性，这让它成为了制造可弯曲显示设备和超高速电子器件的理想材料。石墨烯已经出现在新型晶体管、存储器和其他器件的原型样品当中。 国际商业机器公司（IBM）已经研制出了运行速度最快的石墨烯晶体管。IBM公司于2010年12月发布了其与美国麻省理工学院（MIT）的共同研究成果——在SiC基板上形成的栅长为240nm的石墨烯场效应晶体管（FET），并验证其截止频率为230GHz。石墨烯通过热外理SiC基板而成膜。 Rice大学研究人员正在着手研究一类存储单元密度至少为闪存两倍的石墨烯片状存储器。石墨烯是由没有卷成纳米管的纯碳原子薄膜构成，这次Rice大学研究人员首次将石墨烯用於架构更简单的双端存储器件。 科学家发现，石墨烯也是目前已知导电性能力最出色的材料。石墨烯的这种特性尤其适合于高频电路。高频电路是现代电子工业的领导羊，一些电子设备，例如手机，由于工程师们正在设法将越来越多的信息填充在信号中，它们被要求使用越来越高的频率，然而手机的工作频率越高，热量也越高。于是，高频的提 升便受到很大的限制。由于石墨烯的出现，高频提 升的发展前景似乎变得无限广阔了。这使得它在微电子领域也具有巨大的应用潜力。 研究人员甚至将石墨烯看作是硅的替代品，能用来生产未来的超级计算机。 3. 光子传感器 石墨烯还可以以光子传感器的面貌出现在更大的市场上，用于检测光纤中的信 息。现在，这个角色还在由硅担当，但硅的时代似乎就要结束。去年10月，IBM的一研究小组首次披露了他们研制的石墨烯光电探测器，接下来人们要期待的就是基于石墨烯的太阳能电池和液晶显示屏了。 英国剑桥大学及法国CNR的研究人员已经制造出了超快锁模石墨烯激光器。由于石墨烯为零能隙的半导体，这项研究成果不仅令人意外，而且展示了石墨烯在光电器件上的大有可为。 4. 纳电子器件 石墨烯是一种纳米电路的理想材料，也是验证量子效应的理想材料。然而，由于完整的石墨烯基本没有带隙，极大地限制了它的发展。 石墨烯的应用前景与现状非常广泛，从航空航天、汽车、建筑到电子产品等领域都有其身影。石墨烯的出现使得科研人员梦寐以求的2.3万英里长太空电梯成为可能，并且石墨烯还可以代替硅生产电子产品，用于制造可弯曲显示设备和超高速电子器件。石墨烯还可以用於架构更简单的双端存储器件，并且石墨烯的导电性能力最出色，适合于高频电路。石墨烯还可以用于光子传感器、纳电子器件等领域。石墨烯的应用前景非常广泛，将来必将在各个领域发挥着重要的作用。