石墨烯的应用与发展趋势

李雪

2017年11月16日，在第十九届中国高新技术论坛开幕论坛上，諾贝尔物理学奖得主康斯坦丁·诺沃肖洛夫从物理学角度与观众分享了材料领域的进展与方向。

上世纪90年代之前，用于集成电路的化学元素主要集中在硅、铝、磷等，此后硅谷众多新兴企业不断取得重大进展，开始增加这些元素及其聚合物在材料领域的应用。康斯坦丁·诺沃肖洛夫表示，新材料将是未来的发展方向，对新型材料的研究也可以让用户在各种环境中提高材料的功能。如今，材料可以通过改性来满足不同需要，更重要的是通过复合材料改变材料的物理与化学属性，以便应用于建筑、航空、船舶及电子行业。对复合材料也将进行更深入的设计，比如从原子层面看，如果新材料能进行更好的层级化堆积，可以研究不同层级的物理属性、组成逻辑、物理形态等等。

在这样的背景下，定制化制造、增材制造是材料领域的热点话题。对新元件、新工具进行定制化设计，通过简单图纸生成邮件直接发送，短短几天就能收到真实的产品。康斯坦丁·诺沃肖洛夫表示，希望把这一“定制”理念带入材料工程、材料设计领域。对不同的产品，其几何形状可以进行增材制造，选择更具体的特定材料，进而扩展所有设备的功能性。化学产业已经在着手实践，多肽的定制、修改人类胚胎基因、基因编程技术等都有了很大的发展，并已应用于多个领域。

谈到自己的研究方向石墨烯，康斯坦丁·诺沃肖洛夫表示，现在他们可以创建系列二维材料、多种类二维材料及其产品组合，覆盖了不同种类的半导体、超导体及其他石墨烯重要衍生物，基于这些材料建立平台，让这些新功能材料通过自定义堆叠组合成三维结构，提高维数，成为全新的三维材料，制造全新器件、在实验室中进行排列组合尝试，并与实际应用结合。如今，他们能够直接打印这些材料，结合二维材料特别属性将其组合，可以直接打印功能器件，比如太阳能电池、晶体管、LED灯丝等等。例如，利用石墨烯很强的光响应性、光响应度，结合射频应用、物联网应用，打印天线甚至直接打印传感器。结合物联网应用，石墨烯油墨可以适用RFID和传感器，在电路板等定制化生产中实现大量应用。endprint