石墨烯在炒作

不知道材料。它只是一个原子厚但比钢强200倍;极导电透明和灵活。石墨烯成名以来,2004年,英国的研究人员发现安德烈•海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫的曼彻斯特大学获得了2010年诺贝尔奖在物理。

我们听到的事实。我们读过关于石墨烯可以推动今天的技术的边界在几乎无限的方式。我们甚至见大象平衡在一个铅笔。但看过去的头条新闻,很明显,最令人兴奋的领域的石墨烯科学仍然在早期阶段。也许这将是几年、几十年,在我们看到第一graphene-enhanced智能手机、飞机或防弹背心。但除了这些空头承诺,基础研究的步伐加快。不知道材料。它只是一个原子厚但比钢强200倍;极导电透明和灵活。石墨烯成名以来,2004年,英国的研究人员发现安德烈•海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫的曼彻斯特大学获得了2010年诺贝尔奖在物理。

快速的进步

如果任何,石墨烯具有更快的进步比其他类似的材料,”说安德里亚·法拉利剑桥石墨烯中心主任剑桥大学的英国。第一几年之后他指出,石墨烯的发现在2004年,大多数研究仅限于学术界和基础物理。只有约2009/2010,应用大学部门和公司真正开始注意到这种材料——我们只是四年。”

有激增graphene-related专利总数在过去的几年里,翻了一番多,从2012年到9000年出版于2014年。超过四分之三的这些都是在中国申请(47%)、韩国(13%)和美国(18%)。

言归正传,石墨烯的研发引起了几个政府巨额的公共投资。在英国,今年£6100万曼彻斯特国家石墨烯研究所(进行下一代NGI)从英国政府开设了£3800万。和石墨烯的旗舰计划是欧盟委员会(European commission)的大赢家之一的未来和新兴技术的竞争。收到€5400万(£3900万)第七框架计划在2013 - 2016年,每年将得到€5000万从地平线2020年预算,所有支持的基础和应用研究。迄今为止,该项目已超过140个合作伙伴组织在23个国家中,而且它最近发布了石墨烯研究路线图法拉利正在协调。

灯泡一刻

一个具有里程碑意义的时刻就在几个月前,当英国第一次graphene-enhanced商业消费产品揭幕——一个灯泡产生的石墨烯照明,一个公司分离出来进行下一代NGI来自曼彻斯特大学的和。

灯泡的开发人员已经有些神秘的技术是如何工作的,只是说灯泡包含filament-shaped涂有石墨烯,其优越的导电率让整件事更有效率10%,以及持久。生产成本也相对较低,拥有更可持续的组件,说科林·贝利曼彻斯特大学的,石墨烯照明的一个董事。我们预计这些去市场今年年底,”他说。“我们已经有了一个供应链。”

他补充说,在进行下一代NGI的路上有其他设备在不久的将来,包括天线石墨烯制成的墨水,可以打印在纸上,开放的可能性,更便宜的无线射频识别标签和可穿戴的无线传感器。贝利在2016年估计这将是市场化。我们只是在寻找资金支持我们需要的工厂和供应链,”他说。我们也有很多其他事情的管道——我们看石墨烯涂层,例如,钢铁砌筑,看电池可以充电更快,更多的能量和石墨烯复合材料。

的确,graphene-containing复合材料可能是第一批主要石墨烯的主流应用,由于相对较低的成本生产石墨烯的碎片在溶液中由液相剥离的石墨。将少量的石墨烯加入其它材料如合金或聚合物可以导致强度指数增加或导电性,这将使制造商产生更好的防护油漆和涂料、导电油墨对3 d和喷墨打印或更强的建筑材料。

石墨烯旗舰的路线图预测越来越graphene-infused油墨和材料将开始冲击市场在未来的几年里,一些公司已经开始生产它们。复合材料制造商Haydale石墨烯产业把石墨烯nanoplates到环氧树脂和碳纤维增强聚合物,和目前与游艇车队合作亚历克斯·汤姆森赛车尝试和构建stronger-but-lighter船只和发展成绩的涂料。

美国运动器材制造商头2013年引起了轰动的网球拍使用graphene-enhanced聚合物在轴,将重量分布。这给了相同的网拍摇摆重量轻20%的整体,该公司声称。头的产品取得了巨大的成功,和公司的专利还包括材料用于其他体育器材,包括滑雪和高尔夫俱乐部。这是真的非常快,这就是市场,我认为这真的很惊讶”贝利说。

保持标准

石墨烯器件和材料的速度进展密切相关,大量的生产能力。在这个阶段,生产最优质的单层石墨烯的方法,如机械剥离(胶带法)和化学汽相淀积(CVD),目前不划算的足以适合批量生产,并在很大程度上仍局限于研发。这是一个因素在阻碍一些高科技的应用需要大量的石墨烯,没有缺陷单层表,技术生产其他材料,如雪花few-layer和多层石墨烯,已经开始起步。

“曾经有大约100家公司从事石墨烯生产两年前…现在大约是300,”特伦斯巴坎说,石墨烯委员会主任网络参与研究开发和生产的石墨烯。

尽管这种增长是一个积极的信号在许多方面,巴坎警告说它还可以创建问题。“每天都有新公司声称是生产石墨烯,但绝对没有这种材料…人们普遍同意标准调用单壁纳米管“卷起的石墨烯”,或你有材料单层或多层,这都是被称为石墨烯。除非你参与定期石墨烯的使用,很容易混淆,所有不同的术语。

甚至有不一致从同一个供应商的情况下,巴坎说,导致买家批次的材料具有不同的属性。这就产生了大量的困惑,很危险的公司开始取代传统的特征明显的材料与石墨烯在他们的产品。

很容易混淆,所有不同的术语

为了解决这个问题,石墨烯委员会正致力于创建一组标准,可以用来描述所有不同的行业变化对石墨烯。这也是一个石墨烯领域旗舰一直积极,去年在欧洲的研究人员开发了一种“家族树”和排序分类不同类型的石墨烯和相关材料。

标准化不是令人兴奋,”巴坎说。“它不会产生任何收入——人们讨厌它!但是我认为如果你不克服这一障碍,你将永远不会得到一个严重的,广泛的综合商业市场。

找到一个杀手

虽然已经不可否认令人兴奋的看到第一个石墨烯设备出现,愤世嫉俗者很快就指出,灯泡和网球拍完全有能力没有它的功能。目前还不清楚当全新的将,甚至他们会。

开始时是很困难的一个字段有正确的“杀手级应用”的理念是,“法拉利说。还会看到会发生什么事,他说,我们需要查看的历史相似的材料。类金刚石碳——例如,无定形碳显示一些性质类似于钻石但没有晶体结构——首先是发达国家在1970年代,那时,像石墨烯,这是建议的材料可用于晶体管。

但没有功能类金刚石碳晶体管由销售在过去的50年里,“法拉利说。”另一方面,这种材料在其他领域取得了完全的成功,世界上每一个电脑硬盘不会功能没有了类金刚石碳层的顶部。目前有十亿台电脑这样每年产生的1970年当然没有人有任何想法的杀手级应用是什么40年后。”

目前没人知道石墨烯的杀手级应用,但它的许多属性指向其潜在的电子。法拉利的大部分研究都集中在研发柔性电子元件,利用石墨烯作为导体,是透明的,柔韧的,薄。与剑桥的合作公司FlexEnable,法拉利的小组第一石墨烯灵活显示去年,一个e-reader-style反射显示使用柔性石墨烯电极的金属和柔韧的塑料代替玻璃屏幕。

手机巨头三星和诺基亚也盯上了石墨烯柔性电子元件,数百万人涌入项目开发可弯曲屏幕,使用石墨烯的易碎,不易弯曲的铟锡氧化物层用于制造触摸屏中发现今天的智能手机和平板电脑。尽管三星是说了一些工作原型,昂贵的CVD过程需要石墨烯仍然带来了挑战,他们还没有买。

也有讨论更换芯片的硅,为我们构建的能力越来越小的芯片包含更多的晶体管数量开始慢下来。但这是一个漫长的路,法拉利警告说:“我永远不会能够取代硅与石墨烯晶体管——而不是在我的有生之年。他补充说,这可能是至少20年前许多石墨烯的电子应用程序准备进入市场,他警告说,需要更多的投资。

石墨烯的标题“€10亿”看起来不错,但它看起来花生当你认为一个半导体公司可能在10年内花费数十亿美元只是为了让一个设备略小,”法拉利说。“我们目前石墨烯是非常开始。”

改变世界

蒂姆·哈珀,技术顾问参与运行多个高科技初创企业,还有其他改变石墨烯的技术可能更接近于成为现实。真正的赢家的“石墨烯的比赛”,他说,将那些能将技术转化为应用已经有市场需求。

“如果你要用一袋石墨烯试图找到应用程序会是一场艰难的战争,”哈珀说。”如果你能找到一种利用石墨烯没有其他人可以做然后你有业务。

我们认为我们可以在几年内市场

一个区域在哈珀认为石墨烯材料显示出特别的承诺是水净化。他最近成立的英国公司G2O已授权氧化石墨烯膜技术在南卡罗莱纳大学的我们。水过滤膜是由聚酰胺涂层衬底片石墨烯氧化物,聚酰胺纤维的重叠和环绕的模仿黏液层上的鱼鳞,哈珀说。当油和水的混合物暴露在膜,氧化石墨烯片陷阱内的水结构,创造亲水的口袋,击退石油。这使得膜抗污染,这是一个常见的问题与大多数净化膜技术。

目前的水处理成本非常高,”哈珀说。但一旦你开始这些膜涂层,突然的水量通过增加时,你可以和其他东西不犯规,这意味着巨大的储蓄。如果你看一个典型的海水淡化厂,我们也许可以节省40%的能源成本。植物”,可以节省高达4000万美元(£2600万)每年,哈珀希望数据希望足以说服水处理和海水淡化公司为这项技术的扩大。

另一个公司他是参与,Xefro,试图设计完美的加热器。使用可打印的石墨烯墨水我们想出加热器,可以被塑造成不同的形状,可以集成到建筑物的结构,”哈珀说。初步试验结果证明结合技术与控制系统可以调节加热在每个房间的房子可以实现节能25%和70%之间,这取决于绝缘其余的房子。我们可以想出一个解决方案,它可以降低供热成本50 - 60%,”哈珀说。

这些想法看起来未来,但哈珀热衷于强调正确的投资可能成为现实来得比你所想的那样。“我不是看10年的研究项目,我不是看五年的研究项目,”他说。这是我们认为我们可以在几年内市场。”

尽管一些地区进展比别人更快,想知道材料不显示任何离开聚光灯下的迹象。作为技术刚刚开始吸引投资者的注意,法拉利将石墨烯描述为“新生儿”。毫无疑问,不久将开始的第一步。

08年7月修改为石墨烯旗舰正确的资金数额