石墨烯应用研究进展综述(2)

膜有可能形成缺陷。而经过改进的微波等离子体化学气相沉积法，其处理温度较低，只有大约４００℃，但是仍然

不适于量产。

韩国、美国、日本等都在进行石墨烯制备方面的研究，如韩国科学家使

用化学气相沉积法，在制备大尺寸、高

质量石墨烯薄膜方面取得了重大突破删，生产出高纯度石墨烯薄膜，还把它们贴在透明可弯曲的聚合物上，制成了一个透明电极——这算得上是化学气相沉积法制造石墨烯迄今取得的最大成就之一；美国加州大学洛杉矶分校研究人员开发了制造石墨烯和碳纳米管混合材料的新方法，制作出一种新型的石墨烯纳米结构——介孔石墨烯，可以用于大规模生产以介孔石墨烯为基础的半导体集成电路；日本研究人员在硅衬底上制作了石墨烯薄膜。目前，国外石墨烯的研究开始转人如何降低成本并大规模制备阶段。２．石墨烯的应用

（１）可微“太空电梯”缆线

石墨烯不仅可以开发制造出纸片般薄的超轻型飞机材料，还可以制造出超坚韧的防弹衣，甚至能让科学家

梦寐以求的３．７万ｋｍ（２．３万英里）长太空电梯成为现实。人类通过“太空电

梯”进入太空，所花的成本将比通过火箭升入太空便宜很多。为了激励科学家发明出制造太空电梯缆线的坚韧材料，美国ＮＡＳＡ此前还曾发出了４００万美元的悬赏。

（２）代替硅用于屯子产品

硅让我们迈入了数字化时代，但研究人员仍然渴望找到一些新材料，让集成电路更小、更快、更便宜。在众

多的备选材料中，石墨烯备加引人瞩

目。石墨烯的超高强度、透光性（因为极薄）和超强导电性，使之成为了制造

万方数据

可弯曲显示设备和超高速电子器件的

理想材料。石墨烯如今已经出现在新型晶体管、存储器和其他器件的原型

样品当中。石墨烯运送电子的速度比硅快几十倍，因而用石墨烯制成的晶体管工作得更快、更省电。

以国际商业机器公司（ＩＢＭ）为例，其已研制出运行速度最快的石墨烯晶体型训，ＩＢＭ公司于２０ｌｏ年１２月发

布了与美国麻省理工学院的共同研究

成果——在碳化硅基板上形成的栅长

２４０ｎｍ的石墨烯场效应晶体管，并验证其截止频率为２３０ＧＨｚ。再者，英国科学家开发出了可取代传统半导体的超材料石墨烯，包括英国国家物理实

验室在内的跨欧研究小组开发出的石

墨烯材料，将成为微型芯片和触摸屏等未来高速电子产品的关键成分。（３）用于光于传成器

石墨烯还可用于光子传感器，这

种传感器用于检测光纤中携带的信

息，现在，这个角色还在由硅担当，但

硅的时代似乎就要结束。２０１０年ｌＯ月，ＩＢＭ的一个研究小组首次披露了

他们研制的石墨烯光电探测器。英国剑桥大学及法国ＣＮＲ的研究人员已经制造出了超快锁模石墨烯激光器，这项研究成果显示了石墨烯在光电器

件上大有可为惦 。《４）用于蚋电子器件

石墨烯是纳米电路的理想材料，

其中，高传导石墨烯是一种性能优异的半导体材料，是将来应用于纳米电子器件最具希望的材料。巴斯夫和沃尔贝克公司开发了用于导电涂层的高传导石墨烯，这将为石墨烯在电子工业中应用的商业化铺平道路。

ｆｓ｝用于太阳能电池

透明的石墨烯薄膜可制成优良

的太阳能电池。美国鲁特格大学开发

出一种制造透明石墨烯薄膜的技术，所制造的石墨烯薄膜只有几厘米宽、ｌ～５ｎｍ厚，可用于有机太阳能电池；美国南加州大学的研究人员已将石墨烯用于制作有机太阳电池。石墨烯有机太阳能电池造价低，而且柔韧性好，

因此研究人员看好其应用前景，例如

这种石墨烯有机太阳能电池可做成家

用窗帘，甚至可以做成会发电的衣服。

目前研究人员已能制作多种尺寸的石墨烯，其中面积最大的为１５０ｃｍ２。

（６）其他应用

石墨烯在增强复合材料方面超越了碳纳米管。美国伦斯勒理工学院的研究者发表的３项新研究成果表明，石墨烯可用于制造风力涡轮机和飞机机翼的增强复合材料。此外，石墨烯可用作吸附剂、催化剂载体、热传输媒体。在生物技术方面也可得到应用……，

如此之应用，在此不再一列举。

二．我国石墨烯应用研究进展

我国的研究人员也正在石墨烯领域开展积极的探索。例如，中国科学院长舂应用化学研究所在石墨烯研究方

面获得系列进展，他们针对石墨烯的

制备、化学修饰、性能研究等开展了系列研究工作，并积极探索了石墨烯在众多领域的应用，取得系列创新性的研究进展，还研制开发出多种高强度、高韧性树脂材料等 此外，该所在石墨烯透明电极、生物传感等方面探索获得的关研究结果，引起国内外同行

的广泛关注。

２００８年１２月７日在南开大学举行的。全国石墨烯／单层石墨研讨会”，深入探讨了石墨烯／单层石墨的研究现状和发展方向，使我国在该领域向更高的学术和研究水平更迈进了一步。