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石墨烯泡沫还活着吗?如何开辟可穿戴设备新蓝海

时间:2024-05-22 18:23:13 科技赋能

目前最神奇、最有前途的新材料就是石墨烯。

它具有极其广泛的应用范围和极其优异的性能。

这是一种由从石墨材料剥离的单层碳原子组成的二维晶体。

石墨烯是目前可用的最薄的材料和最强的材料。

石墨烯的断裂强度比钢高一百倍,其拉伸范围可达原始尺寸的20%。

它的物理特性几乎完全透明,仅吸收2.3%的光。

另一方面,它的密度非常大,即使是最小的气体原子(氦原子)也无法穿透它。

由于石墨烯具有诸多优异的性能,其应用前景普遍被看好。

石墨烯是一种由单层碳原子组成的二维晶体,??最有前途的应用是替代硅作为制造超微型晶体管的原材料,以生产未来的超级计算机。

在石墨烯的支持下,计算机的运行速度将会得到质的提升。

在移动智能设备占据主流市场之际,石墨烯的另一大用途也被发现——超级电容电池。

石墨烯优异的物理和化学性能让众多制造商看到了提升产品性能的曙光。

总之,石墨烯是一种强度最高、韧性最好、重量最轻、透光率最高、导电性最好的新型碳材料。

它具有优异的机械、热和电性能。

石墨烯结构示意图。

这些特性使其非常适合作为透明电子产品的原材料,例如透明触摸显示器、发光面板和太阳能电池板。

应用在航空领域还可以实现结构减重,加速航空结构和功能材料的升级换代。

英国曼彻斯特大学的两位物理学家首次分离出单独存在的石墨烯,并对石墨烯进行了较为先进的研究。

  华为高度重视石墨烯的应用拓展。

目前,国内航空工业航空材料研究院与曼彻斯特大学在石墨烯应用领域开展了合作,华为在拓展石墨烯应用领域的合作中也与曼彻斯特大学有着密切的联系。

以华为目前在英国的影响力,未来双方将进一步扩大在石墨烯领域的合作。

石墨烯可广泛应用于锂离子电池、太阳能电池、薄膜晶体管、传感器、半导体器件、复合材料、透明显示触摸屏、透明电极等领域。

在微电子领域,尤其是芯片研发领域,相比于长期投入巨资进行微架构调整来提升芯片性能,通过提升主频来提升性能显然更简单、更直接,也更适合商业推广。

提高主频来提升性能显然更简单、更直接。

一般来说,硅基材料制成的VLSI电路的主频率越高,发热量就会增加,漏电率也会增加,操作错误的概率也会增加,并最终达到极限负载。

目前硅基芯片在液氮环境下的最高频率记录约为8.4GHZ。

硅基芯片液氮超频达到8.4GHZ左右。

大家日常使用的桌面芯片主频基本都在4GHZ以内。

在被阉割的基础上,笔记本电脑芯片主要用于控制CPU功耗,以延长电池寿命、减轻散热负担。

频率一般控制在3GHZ以内。

但如果使用石墨烯,结果就大不一样了。

人们普遍认为,目前硅基材料的密度已基本达到使用极限。

与目前的硅基材料相比,石墨烯具有在室温下高10倍的高载流子迁移率,并且具有优异的导热性,芯片的主频率理论上可以达到GHZ,并且功耗更低。

几年前,IBM实验室的石墨烯场效应晶体管主频已经达到GHZ。

目前核心硬件的开发速度有可能被人为地减慢。

然而,由于传统硅基材料使用的限制,进一步调整微架构或使用更先进的工艺变得更加困难。

这时,更换已接近使用极限、几乎耗尽潜力的硅基材料更为明智。

目前核心硬件发展的瓶颈在于石墨烯替代硅基材料的材料。

当前端设计水平相当时,芯片性能保守估计可提升数十倍。

随着技术的发展,以及石墨烯使用特性的完善和熟练,希望能够进一步挖掘其使用潜力。

性能提升的同时,功耗和漏电率将进一步降低。

当移动智能设备占据主流应用市场时,电池续航成为厂商、市场和用户共同关心的问题。

Apple Watch 18 小时的续航时间一直被大家嘲笑。

如果采用石墨烯电池,可能会成为抢手货。

石墨烯作为移动设备电池生产的原材料将显着提高单位体积的蓄电量。

据报道,西班牙一家高科技公司开发出首款石墨烯电池,其存储电量是目前传统产品的三倍,同时将重量和成本保持在合理控制范围内。

全球首批石墨烯手机于今年年初推出。

今年年初,国内专注于石墨烯材料应用的高科技公司推出了全球首批3万部石墨烯手机。

该手机采用了最新研发的石墨烯触摸屏、电池和导热膜,在用户体验方面产品性能较传统产品有显着提升。