未來(lái)觸摸屏：石墨烯量產(chǎn)不是難事關(guān)鍵是如何應(yīng)用

手機(jī)觸摸屏可以做到平板電腦那么大，不用時(shí)將它對(duì)折起來(lái)放在褲兜里———隨著石墨烯新材料的出現(xiàn)，這樣的手機(jī)即將出現(xiàn)在生活中。

重慶墨希科技有限公司首席科學(xué)家史浩飛博士介紹，石墨烯是目前世界上最薄，卻也是最堅(jiān)硬的納米材料，其導(dǎo)電性也是已知材料中最好的。與現(xiàn)有手機(jī)觸摸屏中普遍采用的ITO材料相比，石墨烯薄膜的優(yōu)勢(shì)在于其透光性更好，屏幕顯示的清晰度更高，觸摸定位也更加靈敏。它比現(xiàn)有的屏幕省電，節(jié)電10%以上。

資料顯示，石墨烯具有優(yōu)良的物理特性：一、迄今為止世界上強(qiáng)度最大的材料，用它制成厚度相當(dāng)于普通食品塑料包裝袋的薄膜（約100納米），能承受大約2噸重的壓力，可用于制造超輕防彈衣、超薄超輕型飛機(jī)等。二、導(dǎo)電性最好的材料，將全面取代硅材料在觸摸屏、顯示器、芯片等。三、具有高速充放電性能，可將充電時(shí)間從過(guò)去數(shù)小時(shí)縮短到不到1分鐘，有望全面取代目前的手機(jī)、電腦的電池，甚至純電動(dòng)汽車(chē)電池，帶動(dòng)一場(chǎng)儲(chǔ)存動(dòng)力的革命。目前，我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)正處在布局量產(chǎn)階段。

據(jù)悉，石墨烯量產(chǎn)并非難事，而如何應(yīng)用才是這個(gè)產(chǎn)業(yè)真正面臨的難題。

“就石墨烯而言，近年來(lái)國(guó)內(nèi)進(jìn)展還是比較快，包括成立石墨烯產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，這對(duì)國(guó)內(nèi)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支持力度比較大。但石墨烯的應(yīng)用還面臨很多難題，今后很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)還會(huì)處在探索階段。”清華大學(xué)退休教授沈萬(wàn)慈表示。與此同時(shí)，浙江大學(xué)高分子系教授高超稱(chēng)，規(guī)?；a(chǎn)線(xiàn)的相繼投產(chǎn)說(shuō)明，量產(chǎn)基本上沒(méi)有問(wèn)題了，也不是瓶頸問(wèn)題，關(guān)鍵是后面的應(yīng)用。

在國(guó)內(nèi)石墨烯行業(yè)，沈萬(wàn)慈和高超兩位教授頗具影響力。前者是業(yè)內(nèi)公認(rèn)的碳材料專(zhuān)家、同時(shí)還是中國(guó)非金屬礦工業(yè)石墨協(xié)會(huì)專(zhuān)家委員會(huì)主任委員。高超的研究成果“碳海綿”，打破最輕固態(tài)材料的世界紀(jì)錄。今年年初，“碳海綿”一經(jīng)面世，A股市場(chǎng)的石墨烯股概念猶如獲得興奮劑，紛紛上漲。

目前，石墨烯從制備工藝大概分兩種，一種是化學(xué)氣相沉積（CVD）法、一種是剝離法。通常所說(shuō)的石墨烯，為單層石墨烯片，是指用CVD法制做出結(jié)構(gòu)比較完整的石墨烯片，而通過(guò)剝離方法做出的石墨烯，有單層，但更多的是多層。所以，剝離法生產(chǎn)的石墨烯，又稱(chēng)“微片石墨烯”、“小片石墨烯”。

在兩位專(zhuān)家眼里，石墨烯量產(chǎn)并非難事。據(jù)介紹，在2004年英國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)石墨烯之前，油印紙膜可以視為“簡(jiǎn)易版”的石墨烯，沿著油印紙膜查找出一條空隙，然后加入高分子硫酸，加熱硫酸會(huì)氣化，硫酸體積變大就會(huì)脹開(kāi)，脹開(kāi)后的微片，也可以視為多層石墨烯。

“現(xiàn)在國(guó)內(nèi)的剝離方法，實(shí)際上就是分離得更加厲害。目前，天然石墨不貴，物理分離、粉碎又不缺設(shè)備，或者根據(jù)市場(chǎng)上現(xiàn)有設(shè)備稍微改裝就可用。”在沈萬(wàn)慈看來(lái)，微片石墨烯制作工藝是一件很簡(jiǎn)單的事情。

石墨烯前景很廣，它可以做用于納米級(jí)的集成電路、高強(qiáng)材料等。讓石墨烯能夠發(fā)揮強(qiáng)度作用，就需要有一定的尺度。所以，大片石墨烯，是石墨烯行業(yè)未來(lái)的方向，也是石墨烯行業(yè)的難點(diǎn)。

沈萬(wàn)慈表示，用剝離方法做成的石墨烯，是很小的微片，要把它拼成大片，在實(shí)驗(yàn)室里可以自己組裝，但這個(gè)難度比較大。就像把很多小布片拼成大床單，難度很大。目前，用剝離法做出來(lái)的石墨烯用途很小，除非是把微片拼成大塊，而且還要不留痕跡，但每一片微片石墨烯在結(jié)構(gòu)上都不一樣，如何找到接頭的地方，又如何抹平連接處，這個(gè)就比較有難度了。

如果說(shuō)，大片單層石墨烯是行業(yè)亟待解決的難題，那么突破這個(gè)難點(diǎn)后，還需面臨市場(chǎng)檢驗(yàn)。

“石墨烯可以代替硅，也可以應(yīng)用于觸摸屏、汽車(chē)電池，但這只是理論可以，實(shí)際上還要做大量的工作。”對(duì)于石墨烯的應(yīng)用，高超不太樂(lè)觀地指出，即使石墨烯材料生產(chǎn)出了性能優(yōu)異的產(chǎn)品，但至少還有風(fēng)險(xiǎn)，哪怕5%的風(fēng)險(xiǎn)，都會(huì)影響下游的需求。

今年年初，高超教授進(jìn)行了石墨烯材料的應(yīng)用探索，即基于石墨烯和碳納米管兩種納米材料研制出“碳海綿”，該產(chǎn)品被稱(chēng)為是吸油能力最強(qiáng)的材料之一。而對(duì)于該產(chǎn)品的市場(chǎng)化，高超稱(chēng)，計(jì)劃5~10年才能實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用，甚至不排除永遠(yuǎn)只是學(xué)術(shù)上的突破。

沈萬(wàn)慈稱(chēng)，要替代原來(lái)的材料，就得看性?xún)r(jià)比。用CVD方法做成的大片石墨烯，目前的成本還比較高，要形成市場(chǎng)還需要時(shí)間；微片石墨烯，工業(yè)化生產(chǎn)成本比較低，門(mén)檻也并不高，現(xiàn)在也有一些市場(chǎng)應(yīng)用，還在試用階段，比如做正負(fù)極活性材料導(dǎo)電體就有一定的需求，但這個(gè)需求量到底有多少并不清楚。其他比較有前景的應(yīng)用領(lǐng)域，比如復(fù)合材料、高分子材料等，目前還沒(méi)有出來(lái)真正的產(chǎn)品，也沒(méi)有形成一個(gè)真正的市場(chǎng)。