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石墨烯替代金属材料 电子设备触摸屏面积成倍增
来源:中华液晶网 编辑:佚名 时间:2013-10-31 点击:

  据NPDDisplaySearch的数据显示,2013年全球电子设备触摸屏总面积同比将增长两倍,达到2550万平方米,2012年约为1200万平方米。预计到2015年,触摸屏生产面积将达到3590万平方米。

  随着全球电子设备触摸屏总面积的不断增长,生产触摸屏的稀有金属铟材料将被耗尽。因为现代触摸屏的表面都会用到一层铟锡氧化物,具有较好的透明性和导电性,所以广泛应用于显示产业领域。然而铟金属属于稀有金属,全球存量非常稀少,随着智能手机、平板电脑和其他现代电子设备需求量大增,未来铟金属将会告罄,而目前寻找铟金属的替代性材料成为全球各地热门的研发项目。

  由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体,适合用来制造透明触摸屏、光板、太阳能电池等产品,是一种用途非常广泛地材料。这里,着重介绍替代金属铟的材料石墨烯在未来触摸屏市场的应用前景。

  石墨烯(Graphene)是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料。是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜,只有一个碳原子厚度的二维材料。石墨烯一直被认为是假设性的结构,无法单独稳定存在,直至2004年,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯,而证实它可以单独存在。他们发现能用一种非常简单方法得到越来越薄的石墨薄片,就是石墨薄片两面粘在一种特殊的胶带上,撕开胶带,就能把石墨片一分为二。不断地这样的操作,于是薄片越来越薄,最后,他们得到了仅由一层碳原子构成薄片,这就是石墨烯。这以后,制备石墨烯新方法层出不穷,经过5年的发展,人们发现,将石墨烯带入工业化生产领域已为时不远了。两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”为由,共同获得2010年诺贝尔物理学奖。

  石墨烯目前是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料,它几乎是完全透明的,只吸收2.3%的光;石墨烯的电阻率低,比铜和银还低,而它的电子迁移率很高。常温下其电子迁移率超过15000cm2/V·s,远高于硅材料晶体管开启速度,用它做石墨烯晶体管及石墨烯微机械系统,可以大大提升处理器的时钟主频,麻省理工学院电子工程和计算机科学系副教授TomasPalacios曾表示,在现有技术条件下,产生4、5GHz以上的频率难度都相当高。而石墨烯倍频器可以让系统运行在500GHz到1000GHz的范畴内。

  目前石墨烯材料可以分为两类,一类是由单层或多层石墨烯构成的薄膜,另一类是由多层石墨烯(10层以下)构成的微片。石墨烯薄膜又细分为单晶薄膜和多晶薄膜;其中,单晶薄膜可用于制造集成电路,但距离产业化的距离还很遥远。多晶薄膜则有望在5~10年内实现产业化应用,可替代ITO玻璃用于制造触摸屏(特别是柔性电子产品)和其他需要透明导电材料的应用领域。

  正因为石墨烯材料的特殊性,可以替代很多金属材料和非金属材料,使得其在电子设备触摸屏的应用顺利,其面积也成倍增长。

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