像鋼一樣薄、有彈性、堅固：石墨烯最終能改變我們的世界嗎？
Posted: Tue Dec 03, 2024 7:00 am
2004 年發現的材料被認為是革命性的。但該技術的實際應用直到現在才被發現。
20 年前，科學家宣布他們創造了一種神奇的材料，可以改變我們的生活。他們稱之為石墨烯。
石墨烯由一層以六角形（六角形）晶胞形式排列的碳原子所 比利時商務傳真列表 組成。它是有史 以來最堅固的材料之一，並且比銅具有更好的電和熱導體。
看來這項革命性技術前景無限：據預測，由於石墨烯，新一代超高速處理器和電腦將會出現，電池充電速度將提高五倍，混凝土強度將提高35%。
石墨烯甚至被提議用作防止坑洞的措施。只要將其添加到傳統的人行道上，現代道路的永恆詛咒就會結束。
發現這種新材料的曼徹斯特大學科學家Andriy Heim和Kostiantyn Novosyolov獲得了2010年諾貝爾物理學獎，並在該大學成立了國家石墨烯研究所。
然而，圍繞這種神奇材料的興奮已經大大減弱。石墨烯尚未為電子產品帶來革命性的變化，而且道路上的坎坷仍然伴隨著我們。
那麼石墨烯革命發生了什麼事？為什麼物質還沒有改變我們的世界？
倫敦瑪麗女王大學材料科學教授科利斯·漢弗萊斯爵士給了一個簡單的答案：「石墨烯仍然是一種非常有前途的材料。問題在於其生產規模。這就是為什麼它沒有達到預期的影響。
漢弗萊斯解釋說，石墨烯最初是透過相當不尋常的方式獲得的。海姆和諾沃肖洛夫通過在石墨片上粘貼膠帶並剝離各層直到獲得一個原子厚的材料來創造它。
「但只有幾毫米寬的微小尺度才能達到這種效果，」教授補充道。 — 用這樣的零件製造電子產品是不可能的。對於工作裝置，需要厚度至少為 15 公分的材料板。
漢弗萊斯表示，IBM、三星和英特爾已共同花費數十億美元試圖擴大石墨烯生產所需的形式和數量，但他們的努力並未成功。
結果，石墨烯革命被推遲，但最近有跡象表明，放棄該技術的前景還為時過早。
這位教授認為，由於石墨烯設備製造的突破，未來市場可能會獲得第二次生命。漢弗萊斯和同事發現用於生產氮化鎵基電子元件的技術也可以用於大規模生產石墨烯，從而獲得了關鍵發現。
漢弗萊斯說：“我們使用這種方式獲得的首批石墨烯來製造可以檢測磁場的傳感器。”
此後，教授和他的團隊在薩默舍姆（英國劍橋郡）創立了子公司 Paragraf。該公司是世界上最早大規模生產石墨烯設備的公司之一。兩個形狀像披薩烤箱的反應爐每天生產的石墨烯足以製造 150,000 個設備。
Paragraf 使用設備有兩個目的。首先，用於測量磁場的傳感器。在他們的幫助下，您可以檢測電動滑板車和電動自行車中的故障電池，防止起火。
第二個感測器可以檢測細菌或病毒感染，以決定是否在生病時開抗生素。漢弗萊斯相信生物感測器可以在幾分鐘內診斷敗血症。
漢弗萊斯補充說，石墨烯設備可能會消耗更少的電力。
「矽時代即將結束。我們已經達到了單一晶片上可以放置的電晶體數量的極限，而它們消耗的能量每三年就會翻一番。這意味著，如果沒有任何改變並且我們繼續像以前一樣運行，矽設備將消耗地球上產生的電力。這對二氧化碳排放量為零的計畫構成了嚴重威脅。石墨烯技術的到來可能比我們最初希望的要晚，但它有潛力繞過這些問題並真正改變現代生活。
20 年前，科學家宣布他們創造了一種神奇的材料，可以改變我們的生活。他們稱之為石墨烯。
石墨烯由一層以六角形（六角形）晶胞形式排列的碳原子所 比利時商務傳真列表 組成。它是有史 以來最堅固的材料之一，並且比銅具有更好的電和熱導體。
看來這項革命性技術前景無限：據預測，由於石墨烯，新一代超高速處理器和電腦將會出現，電池充電速度將提高五倍，混凝土強度將提高35%。
石墨烯甚至被提議用作防止坑洞的措施。只要將其添加到傳統的人行道上，現代道路的永恆詛咒就會結束。
發現這種新材料的曼徹斯特大學科學家Andriy Heim和Kostiantyn Novosyolov獲得了2010年諾貝爾物理學獎，並在該大學成立了國家石墨烯研究所。
然而，圍繞這種神奇材料的興奮已經大大減弱。石墨烯尚未為電子產品帶來革命性的變化，而且道路上的坎坷仍然伴隨著我們。
那麼石墨烯革命發生了什麼事？為什麼物質還沒有改變我們的世界？
倫敦瑪麗女王大學材料科學教授科利斯·漢弗萊斯爵士給了一個簡單的答案：「石墨烯仍然是一種非常有前途的材料。問題在於其生產規模。這就是為什麼它沒有達到預期的影響。
漢弗萊斯解釋說，石墨烯最初是透過相當不尋常的方式獲得的。海姆和諾沃肖洛夫通過在石墨片上粘貼膠帶並剝離各層直到獲得一個原子厚的材料來創造它。
「但只有幾毫米寬的微小尺度才能達到這種效果，」教授補充道。 — 用這樣的零件製造電子產品是不可能的。對於工作裝置，需要厚度至少為 15 公分的材料板。
漢弗萊斯表示，IBM、三星和英特爾已共同花費數十億美元試圖擴大石墨烯生產所需的形式和數量，但他們的努力並未成功。
結果，石墨烯革命被推遲，但最近有跡象表明，放棄該技術的前景還為時過早。
這位教授認為，由於石墨烯設備製造的突破，未來市場可能會獲得第二次生命。漢弗萊斯和同事發現用於生產氮化鎵基電子元件的技術也可以用於大規模生產石墨烯，從而獲得了關鍵發現。
漢弗萊斯說：“我們使用這種方式獲得的首批石墨烯來製造可以檢測磁場的傳感器。”
此後，教授和他的團隊在薩默舍姆（英國劍橋郡）創立了子公司 Paragraf。該公司是世界上最早大規模生產石墨烯設備的公司之一。兩個形狀像披薩烤箱的反應爐每天生產的石墨烯足以製造 150,000 個設備。
Paragraf 使用設備有兩個目的。首先，用於測量磁場的傳感器。在他們的幫助下，您可以檢測電動滑板車和電動自行車中的故障電池，防止起火。
第二個感測器可以檢測細菌或病毒感染，以決定是否在生病時開抗生素。漢弗萊斯相信生物感測器可以在幾分鐘內診斷敗血症。
漢弗萊斯補充說，石墨烯設備可能會消耗更少的電力。
「矽時代即將結束。我們已經達到了單一晶片上可以放置的電晶體數量的極限，而它們消耗的能量每三年就會翻一番。這意味著，如果沒有任何改變並且我們繼續像以前一樣運行，矽設備將消耗地球上產生的電力。這對二氧化碳排放量為零的計畫構成了嚴重威脅。石墨烯技術的到來可能比我們最初希望的要晚，但它有潛力繞過這些問題並真正改變現代生活。