用石墨烯替代硅，可以提高電子芯片的性能?？蒲腥藛T目前正把石墨烯的生產(chǎn)和應用引入半導體行業(yè)，石墨烯引發(fā)的技術革命很可能從我們常見的小小芯片開始。
電子芯片的基礎材料是硅。然而，隨著芯片上元器件越來越密集，最高端的芯片上，兩個元器件之間的距離已經(jīng)不到10個納米，幾乎到達硅材料的極限。想要繼續(xù)提高性能，該怎么辦？科研人員開始嘗試用石墨烯部分代替硅的作用。
“由石墨烯制作的器件，理論上頻率可以達到硅的十倍甚至上百倍，可以在雷達上應用，大幅提高雷達的分辨率。而且在通訊、成像上都有比較廣泛的應用?！笨自聥冉榻B說，而且，當前石墨烯的研發(fā)生產(chǎn)設備和普通半導體器材生產(chǎn)設備一樣，現(xiàn)有的技術開發(fā)都可以基于成熟的設備和工藝，為后續(xù)的工程化研制奠定了基礎。
科研人員還在做另一件大事。他們讓石墨烯附著在厚度只有50納米的金箔上，然后用一套新的辦法，把石墨烯完整地轉(zhuǎn)移到柔軟的塑料片上。
孔月嬋說，石墨烯可以通過靈活的方法轉(zhuǎn)移到任意科研人員希望的襯底上，比如電子器件上專用的一個塑料襯底，它具備柔性，也適合晶體管的制備過程。通過特別的石墨烯轉(zhuǎn)移技術，將帶有石墨烯的金箔附著在了塑料片上，以之為基礎在這塊塑料片上制備出具有一定功能的電子器件。最關鍵的是，這樣的電子器件可以輕松彎曲。未來無論是可以折疊的顯示屏幕，還是能夠植入人體的可穿戴設備，都可能靠這樣的石墨烯器件來實現(xiàn)。
石墨烯另一個被寄予厚望的應用領域是電能的儲存。在天津電源研究所，這里的科研人員正在開展最先進電容器的研究。電容器與電池一樣，都能用來儲存電能。它的優(yōu)勢在于充電速度快，幾分鐘就能充滿，而且可以重復使用幾萬次。但它存儲的電量不如電池多，還無法通過存儲足夠多的電能在生活里派上大用場。
“這是我們已經(jīng)做好的改性石墨烯配成的漿料，下一步我們就把這些漿料通過涂布機涂到鋁箔上，成為我們石墨烯電容器所用的正極。”中國電科18所化學與物理電源技術國防科技重點實驗室常務副主任丁飛博士說，電容材料對電容器的性能有著至關重要的影響。通過對石墨烯材料進一步改性研究，科研人員正在讓電容器的儲電能力一步一步向電池靠攏，而同時它擁有的超快充電速度，能夠為人們的生活帶來更多的便利?！拔覀冋谧龅母男允╇娙萜鳎梢詭追昼姵錆M，其能量密度有望在一段時間之后，接近現(xiàn)有鋰電池的能量密度?！?/p>
能量密度是指在一定空間或質(zhì)量的物質(zhì)中儲存能量的大小，能量密度越高，就表示這種物質(zhì)的儲電能力越強。據(jù)丁飛介紹，目前他們所研制的改性石墨烯電容器的樣品，能量密度已達到傳統(tǒng)電容器的3倍以上。雖然還處于實驗室研究階段，但是石墨烯材料的強大能力讓研發(fā)團隊看到改性石墨烯電容器應用的廣闊前景。
未來，當充電設施越來越完善時，電動汽車使用石墨烯電池，可能花兩三分鐘就可以把電充滿。
中國電科55所所長、微波毫米波單片集成和模塊電路重點實驗室主任高濤認為，即使在實驗室條件下，石墨烯的神奇性能依然沒有完全釋放出來。同時，技術層面還存在著不少挑戰(zhàn)，真正大面積應用還有很長的路要走。但通過加強需求和研究的結(jié)合，不斷在石墨烯材料的制備和器件研制方面取得重要突破，石墨烯這種新一代戰(zhàn)略性新興材料將會極大改變?nèi)藗兊纳睢?/p>
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