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降维而生的石墨烯,未来手机上的黑科技

2021-02-11 00:17上一篇:韩国理工大学代表来访我校 |下一篇:没有了

本文摘要:从去年开始,“石墨烯”这个词在很多智能手机的产品曝光信息中出现的越来越频繁。从目前的消息来看,石墨烯电池今年将用于手机,未来将用于拉链手机和半透明显示器。但是石墨烯材料对于很多人来说还是一个熟悉的名字,陌生的概念。 要理解石墨烯,就要重新想到初中课本上的同素异形体。石墨烯中学的化学课程,每个学生都学过关于同素异形体的课程。对于碳元素来说,由于分选结构的不同,它们构成了性质几乎不同的物体。

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从去年开始,“石墨烯”这个词在很多智能手机的产品曝光信息中出现的越来越频繁。从目前的消息来看,石墨烯电池今年将用于手机,未来将用于拉链手机和半透明显示器。但是石墨烯材料对于很多人来说还是一个熟悉的名字,陌生的概念。

要理解石墨烯,就要重新想到初中课本上的同素异形体。石墨烯中学的化学课程,每个学生都学过关于同素异形体的课程。对于碳元素来说,由于分选结构的不同,它们构成了性质几乎不同的物体。

比如一个经常出现的考题,就是要求学生在选项中选择同素异形体,其中大自然有碳14,铅笔尖,DIA,都是由碳元素组成,但由于分选结构不同,它们的物理特性几乎不一样。比如金刚石的结构是等轴六面体立方体和六边形DIA,碳原子以四面体键合的方式相互连接,形成无限的三维骨架,是典型的原子晶体,从而形成固结的结构,间接使金刚石具有高硬度、高熔点、不导电的特点。再看石墨的结构,每个碳原子的外围又连接着另外三个碳原子和一个平面,同时每个平面又是一层一层平行连接的,这也使得石墨不具备硬度、导电性和可塑性强的特点。似乎石墨如果能做得更坚固、稳定、稳定,就能在各种应用中有更大的充分利用空间,但通过同素异形体的逻辑,石墨的碳原子结构也必须改变。

2004年,英国曼彻斯特大学的物理学家安德烈甘(Andre Gam)和康斯坦丁诺沃肖洛夫(Konstantin Novosholov)用胶带将石墨硬化,然后撕下来,发现胶带上粘了一层薄薄的石墨,用来重复这个方法。最后粘了一层石墨,也就是只有一层原子。人类第一次成功地从石墨中挤出石墨烯,两位教授获得了2010年诺贝尔物理学奖。

从结构上看,石墨烯是原本享有多重平面结构的石墨,只有一层平面结构。因为厚度只有一个原子,所以石墨烯在这个三维世界中可以称之为二维材料,所以也称之为“二维碳材料”。这样的结构使得石墨烯没有很强的物理性质。

首先是目前强度最低的未知材料。因为是二维材料,几乎不受刀柄影响,韧性好。在较宽的波长范围内其吸收率约为2.3%,看起来完全半透明。

同时,它具有良好的导电性和导热性。未来手机上的黑色技术是基于石墨烯的物理性质,这使得这种材料被许多手机制造商视为未来科技领域最重要的材料。石墨烯本身看起来是完全半透明的,所以这种材料也被认为是未来打造半透明、可拆卸电子产品的关键。目前,科学家们长期无法生产出导电性优异、透光率超过97.4%的柔性石墨烯材料,几乎可以替代导电玻璃用于触摸屏半透明导电电极,其性能几乎高于原来的铟锡氧化物材料。

同时,由于材料本身的高韧性,也可以避免破碎屏幕的困扰。三星和LG这几年还在发展石墨烯显示技术。

此外,2017年7月,国内奥伊电子公司首次宣称使用石墨烯作为显示技术,开发出世界上第一款“石墨烯电子显示屏”。2016年,该公司还宣布成功开发了世界上第一张石墨烯电子纸。2016年,中国科学院重庆高交会展区也展出了一款带有柔性石墨烯屏幕的手机。

屏幕5.2英寸大,仅重200多克。它可以倾斜成一个圆圈,像手表一样戴在手腕上。本产品中的手机屏幕是石墨烯做的,可以倾斜,不能倾斜的电池等部件放在两端。

早在2014年,华为任就在拒绝接受独家采访时做出回应。这个时代仅次于石墨烯时代的政治宣传。但是政治宣传肯定是继承发展的,硅时代的成功领袖最有可能成为石墨烯时代的领袖。

2015年10月,华为还宣布将与曼彻斯特大学合作研究石墨烯的应用。从上面可以知道,合伙人是第一个找到石墨烯的机构。当时曼彻斯特大学国家石墨烯研究所所长詹姆斯?贝克回应道:“通过与全球领先的科技公司华为合作,我们将把石墨烯的研究成果应用到未来的日常用品中。

这种伙伴关系将极大地促进英国商业的发展,并吸引外国投资。我们期待与华为合作,开发消费电子产品和移动通信设备的新材料。”从2018年开始,有报道称华为不会在手机中使用石墨烯电池。

虽然华为尚未在其产品中应用石墨烯,但去年宣布的华为Mate20X在全球首次应用于石墨烯粉丝。在Mate20X中,主要使用VC液冷石墨烯薄膜风扇,其中用石墨烯代替传统的石墨作为风扇材料,这样手机产生的热量可以更慢的传导出去。

华为当时回应称,公司用了十几吨石墨烯原料,在国际上测试了一年多,只为了构建均匀分布的纳米材料填料,烧坏低电导率的石墨烯薄膜。


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