花了一整個下午研讀石墨烯的應用相關進展
1. 電池應用
連結 : https://technews.tw/2017/11/27/samsung-develops-battery-technology-that-charges-5-times-faster/
據韓媒《南韓先驅報》11 月 27 日報導，三星正式宣布，目前已研發出基於石墨烯材料的新電池技術。利用石墨烯這種新材質所造的電池，能在提高容量同時比標準充電速度快 5 倍。
對這項新技術，三星先進技術研究院（SAIT）表示，基於石墨烯材質所造的電池，會比目前市面普通電池高出 45% 容量。石墨烯認為是用做電池的最佳材料，因為它的電子轉移率約為傳統矽的 140 倍。
三星官方表示，配備「石墨烯球」的電池只需 12 分鐘即可完全充滿，目前充滿同樣容量的電池至少需要花費 1 小時。且基於石墨烯的電池可在高達攝氏 60 度的環境下保持穩定，同樣也可應用在電動車。
2. 柔性顯示屏
連結: http://display.ofweek.com/2018-05/ART-8321307-8440-30233722.html
据了解，重庆墨希科技有限公司正在基于石墨烯导电膜制作柔性触控模块。重庆墨希科技有限公司相关负责人介绍，目前，柔性触控模块与柔性OLED显示屏之间的贴合工作已经完成，正在进行相关的性能测试。今年2月，这款柔性触控显示原理样机还入选参加了工信部“国家新材料产业发展——2017成果汇报展”。似乎石墨烯导电膜离柔性OLED越来越近了。
实际上，柔性触控模块的导电膜拥有多种技术路线可供选择，例如ITO、Metal Mesh、石墨烯、纳米银线、纳米碳管等，石墨烯导电膜只是柔性触控模块解决方案的选择之一。
目前，ITO导电膜技术十分成熟，成本低，全球产能巨大，ITO在显示触控市场占据主导地位。近四五年来，纳米银线和Metal Mesh一直试图挑战ITO霸主地位，都没能如愿。如今柔性OLED产业正在兴起，特别是折叠屏有可能在接下来的两三年内逐渐流行起来，这给Metal Mesh和石墨烯导电膜一些机会。
折叠屏对弯折性能有一定要求，ITO虽然可弯曲，但是弯折性能并不好，容易皲裂，Metal Mesh和石墨烯导电膜在弯折性能上更具有优势。此外，折叠屏弯折部分面板之间的距离比较近，需要比ITO导电性能更好的材料来降低阻抗，提升性能，这同样给Metal Mesh和石墨烯导电膜留下了生机。
据报道，韩国发现了一种制备大尺寸石墨烯薄膜的方法，并制备出了高纯度石墨烯薄膜，并成功地贴在透明可弯曲的聚合物上，制成了一个透明电极。但是石墨烯导电膜并不如Metal Mesh成熟。相关文献也指出，CVD法制作的石墨烯透明导电膜的尺寸受制于设备性能，难以实现大面积透明导电膜的制备和薄膜的无损转移，同时大规模生产所需的成本高。二维碳素相关负责人指出，石墨烯目前面临三大难题：工序复杂，需要大量的人力，人力成本高；没有成熟的产业链条，采购成本较高；大面积制备难度大，生产良率低。物料、人力成本高，良率低，推高了生产成本，石墨烯导电膜缺乏市场竞争力。怪不得有人说：“石墨烯太高大上了，用来做导电膜简直就是杀鸡用牛刀。
3. 複合材料
連結: https://kknews.cc/news/gqk4jl8.html
石墨烯具有許多驚人的性能，例如高強度與剛度，高導電性與氣體不滲透性等。這些引人注目的產品已經產生了大量的炒作，幾乎每天都會公布潛在的新應用。然而，隨著石墨烯研究的進展，將實驗室測量的性能轉化為商業應用的任務挑戰已經被證明遠超預期。特別是，生產一致的單層石墨烯（許多潛在電子應用的起點）技術難度大，在商業規模上價格昂貴。
幸運的是，其他類型的石墨烯在其他行業中已被證明有價值。在我的Haydale公司，工作重點是堆疊5-100層石墨烯。該範圍以下的材料通常被稱為少層石墨烯（FLG），而較多層的材料被稱為石墨烯納米片（GNP）。將這些材料添加到樹脂或其它熱塑性材料中時，所得到的混合物變得高強度，高的導熱性與導電性或兩者兼具。這些增強功能可以在許多領域應用，尤其是在航空航天業。許多關鍵的飛機部件由碳纖維與熱固性樹脂粘合製成。如果該樹脂具有更好的機械性能，則可以減少所需的碳纖維層數量，從而減輕重量並因此降低成本。
4. 半導體 (射頻與光電子器件)
連結: https://kknews.cc/science/bkl6b4o.html
石墨烯集成電路
在單個石墨烯電晶體基礎上，人們也試圖嘗試研製石墨烯集成電路。IBM公司最早對石墨烯電晶體的集成做了初步探索，其通過在碳化矽襯底上高溫（1400度）外延生長石墨烯、澱積柵絕緣層和三層金屬鋁來實現石墨烯電晶體和無源器件的單片集成。該晶片是世界上首個石墨烯集成電路晶片，單片集成了一個石墨烯電晶體和兩個電感，可以實現混頻的功能，但是晶片性能不佳，在200MHz和7.8GHz的頻率下的損耗高達27dB和52dB。
隨後IBM對集成方案和工藝進行了改進，在矽襯底上採用先澱積金屬互連層和電介質層，最後轉移石墨烯的方法實現了3個石墨烯電晶體、4個電感、3個電容、2個電阻的單片集成，可以實現射頻接收功能，在4.3GHz下混頻損耗為10dBm。該晶片是真正意義上的石墨烯集成電路，可以實現多個有源器件和無源器件的集成，成功實現了下變頻接收功能。
石墨烯光電集成
如上所述，基於石墨烯的集成電路晶片的研究還不成熟，能集成的石墨烯電晶體數量有限，且性能欠佳。基於石墨烯電晶體的集成電路短期內還很難與矽電晶體集成電路抗衡，難以實現實用化的大規模集成。與石墨烯電子器件相反，石墨烯光電子器件的零帶隙結構決定了它在寬波段範圍內具有良好的光電響應特性，可覆蓋可見光到中遠紅外波段，在太赫茲波段也具有良好的光電響應特性。且石墨烯的光電特性可被外電場調製，可實現功能豐富的光電器件。因此基於石墨烯的光電子器件具有比矽基光電子器件更好的性能和更廣闊的應用。
由此可見，石墨烯和矽各自在光電子和微電子領域有明顯的優勢，將二者結合可充分發揮石墨烯在寬波段光電響應的優勢和矽在電信號放大和處理方面的優勢，實現寬波段、高性能、高集成度的石墨烯光電集成晶片。石墨烯與矽CMOS電路單片集成充分結合了石墨烯優良的光學特性和矽基集成電路絕佳的電學特性，是突破後摩爾時代集成電路晶片性能瓶頸的重要途徑。
我們將石墨烯探測器和矽基CMOS集成電路晶片單片集成，首次研製了單片集成石墨烯光接收晶片，實現了石墨烯光電集成晶片。該光電集成晶片的光電探測功能由石墨烯來實現，光電流放大功能由矽基CMOS集成電路來實現，充分發揮了石墨烯在長波段光電探測和矽在信號放大處理方面的優勢。在單個石墨烯探測器基礎上，將多個石墨烯探測器陣列和矽基CMOS電路集成即可實現成像的功能。由於石墨烯在紅外波段具有良好的光電響應特性，因此可實現紅外成像的功能。
石墨烯光電集成紅外成像晶片具有很高的靈敏度，且可工作在室溫下，避免了傳統InGaAs紅外成像晶片需要複雜的液氮製冷，具有低成本、高集成度、高成品率的優勢，在紅外成像領域具有廣闊市場前景。
石墨烯憑藉超高的載流子遷移率、費米能級高效可調、寬波段的光電響應特性，十分適合研製高性能射頻器件和光電子器件。超高的載流子遷移率使其可以實現超高速射頻器件；費米能級高效可調使其具備豐富的非線性特性，可以實現頻率變換的射頻器件；寬波段的光電響應特性使其可以實現寬光譜響應的光電器件，突破了傳統半導體光電子器件只能響應特定波長的限制。基於石墨烯的射頻器件和光電子器件彌補了矽在該領域的不足，展示了與傳統半導體材料不同的優良特性，真正發揮了石墨烯卓越的材料特性，可用於射頻、太赫茲、光通信、紅外成像等領域，是石墨烯潛在的「殺手鐧」應用領域。
讀後感:
1. 石墨烯未來的應用可用在海水過濾,複合材料,生體材料,顯示屏,電池應用都有一些前景....但都還不算殺手級運用,因為石墨烯目前的製備費用成本還算高
2. 唯一殺手級的應用大家都期望在半導體,但因為缺少能隙的原因,所以必續要和矽基等其他化合物組成電晶體元件,IBM已經實作出石墨烯積體電路,但是效果卻沒有矽基積體電路效果來的好,但在射頻和光電子器件方面卻比矽基的元件表現要好的太多了,因此現階段可能是運用矽在電子半導體及石墨烯在光電子和射頻元件的開發做整合,可以發揮出最佳效能
3. 所以石墨烯要在微電子的電晶體及積體電路有所成就,可能還是得解決能帶,及不破壞石墨烯的導電效率的情況下完成電晶體開關,這還需要時間,可能在二維石墨烯或多維石墨烯及化合物來下手,2018年已有發現將兩層石墨烯轉1.1角度就成了絕緣體,因此能否利用超導和絕緣的特性做出電晶體開關,我想近幾年內會有答案的
但不管如何......材料科學是後摩爾矽晶圓時代的創新希望
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