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降维而生的石墨烯未来手机上的黑科技

2019年4月11日 07:49  CCTIME?#19978;?#32593;  作 者魏德龄

?#19978;?#32593;讯魏德龄/文石墨烯一词从去年开始越来越多的出现在不少智能手机的产品曝光信息中从目前的消息来看石墨烯电池将有望今年在手机中得以应用未来还将在折叠手机透明显示屏上得以应用不过石墨烯材料对于很多人来说还是一个名字熟悉概念陌生的事物想要了解石墨烯还要先从初中课本中的同素异形体说起

 

揭胶条揭出来的石墨烯

中学的化学课程中每个学生都学过关于同素异形体的课程对于碳元素来说由于排列结构的不同而形成完全不同性质的物体比如经常出现的一道考题便是让学生在选项中多选同素异形体其中自然有碳14铅?#22987;?#38075;石三者均?#21830;?#20803;素组成只不过由于排列结构不同所以产生完全不同的物理特性

例如金刚石的结构为等轴晶系四面六面体立方体与六方晶系钻石碳原子按四面体成键方式互相连接组成无限的三维骨架是典型的原子晶体从而也形成了稳固的结构间接使金刚石获得了硬度大熔点极高不导电的特性

再来看石墨的结构每个碳原子的周边连结着另外三个碳原子一个平面同时每个平面一层一层的相互平行链接同时也让石墨具备了柔软导电导热可塑性强的特点

显然如果能让石墨变得更加结?#36947;?#22266;稳定在各种应用中可以有着更大的发挥空间但通过同素异形体的逻辑石墨的碳原子结构也需要做出改变在2004年英国曼彻斯特大学物理学家安德烈盖姆和康?#22266;?#19969;诺?#20013;?#27931;夫用胶带粘在石墨上然后?#21512;?#26469;发现胶带上粘上了一层薄薄的石墨片使用此方法反复最终粘出了一个单层的石墨即仅有一层原子人类首次成功在石墨中剥离出了石墨烯两位教授也因此获得了2010年诺贝尔物理学?#34180;?/P>

从结构上看石墨烯就是将原本拥有多个平面结构的石墨变为了仅剩一层平面结构由于厚度仅为一个原子也让石墨烯可以称之是在这个三维世界中的一个二维材料所以也为称为二维碳材料?#34180;?#36825;样的结构让石墨烯具备了超强的物理特性首?#20154;?#26159;目前已知强度最高的材料由于是二维材料也完全不受弯折的影响具有很好的韧性在较宽波长范围内吸收率约为2.3%看上去几乎是透明的同时还有不错的导电?#32422;?#24456;好的热传导性

 

未来手机上的黑科技

基于石墨烯的物理特性也让这种材料被不少手机厂商视为未来科技领域的重要材料

由于石墨烯本身看上去几乎是透明的所以这种材料还被看做未来实现电子产品透明可折叠的关键所在目前科学家已经具备制造出导电性能优良和透光率达到97.4%的柔性石墨烯材料用作触摸屏透明导电电极完全可以替代导电玻璃并且性能也完全优于原有的氧化铟锡材料同时由于材料本身的高韧性还能免遭碎屏的烦恼三星LG在近年来一直在进行石墨烯显示技术的研发另在2017年7月国内奥翼电子公司宣称率先将石墨烯用于显示技术研制出了全球首款石墨烯电子显示屏?#34180;?#36825;家公司在2016年还宣布成功研发出全球首款石墨烯电子纸

2016年重庆高交会中科院展区还展示出了一款可以弯曲的石墨烯柔性屏手机屏幕有5.2英寸大重量只有200多克可以弯曲成一个?#19981;罚?#20687;手表一样戴在手腕上 该产品中的手机屏幕采用石墨烯材料因而可以弯曲不能弯曲的电池等元器件放在两端

早在2014年华为任正非便在接受采访时表示这个时代将来最大的颠?#29627;?#26159;石墨烯时代颠覆硅时代但是颠覆需要有继承性发展在硅时代的成功佼佼者最有希望成为石墨烯时代中的佼佼者2015年10月华为还宣布与曼彻斯特大学合作?#33455;?#30707;墨烯应用通过上?#30446;?#20197;了解到合作方正是最早发现石墨烯的机构?#31508;?#26364;彻斯特大学国家石墨烯?#33455;?#25152;总监?#26448;?#22763;•贝克表示通过与华为这样的全球领先科技企业合作我们有望将石墨烯的?#33455;?#25104;果应用于日常用品这种合作伙伴关系将极大地促进英国商业的发展并吸引外资我们很期待与华为合作开发消费电子产品和移动通信设备的新材料从2018年开始便开始陆续传出华为将会在手机中使用石墨烯电池的消息

尽管目前华为还没有在产品上得以应用石墨烯但在去年发布的华为Mate 20 X则在全球率先应用了石墨烯散热在Mate 20 X中主要采用了VC液冷+石墨烯膜散热的组合其中将石墨烯替换传统的石墨作为散热材料从而可以更快的将手机产生的热量向外传导华为?#31508;?#34920;示称该公司使用十几吨石墨烯原材料试验了一年多的世界才实现纳米材料均?#38887;?#24067;烧出高导热的石墨烯膜

无独?#20449;E?#19977;星在2017年开始便申请了大量石墨烯有关的专利在当年年底宣布在在石墨烯电池领域取得了新的突破报道称该方案比锂电池电荷高了45%充电速度可达目前锂电池的5倍手机可以在12?#31181;?#20869;完成充电,而且具有超强的蓄电能力据悉三星将有望2019年年底的手机上采用石墨烯电池

另有消息称?#36824;?#20063;准备未来的5G版iPhone中采用石墨烯电池来应对5G所增加的射频天线模组在功耗上对于手机的影响毕竟从已经发布的5G产品来看终端厂商们普遍为其内置了更大容量的电池机身的厚度重量相较其他版本都有所增加对于在电池容量上一?#34180;?#33410;俭?#20445;?#20197;软硬件优化为主的?#36824;?#26469;说肯定不想以单纯增加电池容量来解决问题

编 辑值班记者
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