中国自主研发王牌材料,比钢硬100倍,厚

图为石墨烯改性材料

最近,中国自主研发一种比钢还要硬倍的王牌材料,但这种材料的厚度却比头发丝还要细,而这种材料就是石墨烯,圈个有用:石墨烯就是二维碳材料,其结构呈现蜂窝状,随着这段时间中国的石墨烯研发再次获得巨大的突破,接下来的中国或将进入石墨烯的时代。

图为粉末状石墨烯

石墨,是一种由多个碳原子平面层堆叠起来的材料,只是人们多半都没想到,这种经常被人们当作润滑剂的材料,实际上就是由数以千万层的石墨烯堆叠而成的,只有当英国曼彻斯特大学的科学家们用胶带一层层地将石墨撕开,人们才发现原来普普通通的石墨,原来隐藏着这让人觉得不可思议的秘密。

图为国产石墨烯晶圆

由于石墨烯特有的网状结构,这让它的导热性能比起一般的导热材料要高得多,这让很多高发热设备的生产商们都打起了石墨烯的主意,只要将粉末状的石墨烯填充到芯片表面与热管接触面上,就能大大提升电子设备的散热效能,但对于某些小体积,又或者高能耗的产品来说,哪怕使用了石墨烯作为导热剂,对于这些芯片来说还是不够的,于是芯片研发商们甚至想出了将石墨烯做成均热板和散热片的方法,从而为他们生产的芯片排除热量。

在设备生产商们将石墨烯作为散热剂大范围使用的同时,石墨烯的导电性能也引起了芯片研发人员和生产商的注意:借助于石墨烯的超高导电性能,将这种材料作为芯片的半导体结构或者刻蚀线路将会有效降低芯片的能量消耗,同时,石墨烯的高导热性同样会将芯片内的热量快速导出,这将允许研发者们将芯片的频率提升到让人觉得可观的高度,但更重要的是,如果以石墨烯为晶圆基底,那将意味着芯片的耐温极限将会从单晶硅材料的℃提升到碳材料的℃,这将允许芯片制造商们生产出更为耐热的芯片。

图为实验室制备石墨烯

石墨烯除了导热导电性能良好和耐高温这三大特性以外,其自身较高的机械强度,也让它成为特种设备的重要组成部分:石墨烯强度大、韧性好,意味着它不仅可以成为科学家们口中太空电梯缆索的主要部分,还意味着对于人们来说,三防手机这类结构坚固,防水、防尘耐摔的电子设备,将会成为他们的日常:至少,在屏幕生产商们学会使用透明而且坚固无比的石墨烯取代原本的高强度钢化玻璃作为屏幕外层防护结构后,人们再也不需要再担心他们的手机屏幕会在手机不慎落地后开裂,又或者变成碎片了。

随着中国对石墨烯材料的研发和生产有了重大的突破,甚至已经造出石墨烯晶圆,并且用这种晶圆生产出了好几种实验性的特殊芯片,哪怕是美国的材料学专家也开始对中国在石墨烯材料上的研究进度感到羡慕,如果中国能够抓紧这一机会继续取得突破,那么,哪怕像是美国这样的超级大国,想要追赶上,也要耗费一番功夫了。




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