从机壳到芯片，“全碳化”竞争拉开帷幕

不少观点都认为，碳纳米管及石墨烯等各种碳类材料将取代现有材料、比如硅，成为电子领域的主角。

硅作为半导体材料，其性能并不高，也曾数度出现过可与之竞争的候补材料，但硅材料总能凭借某些因素而胜出。不过，硅材料也正在接近其真正的极限。最有望成为硅的替代材料的，就是CNT、石墨烯等碳材料。

这些碳材料的特点非常多，很难用一句话表达，但简单概括地说，就是在众多电子/半导体材料中最细（或最薄），而且重量轻、牢固、容易导热、电子容易迁移。另外，将来还可能会增加的特点是材料采购及提炼成本比硅便宜得多。基于这些特点，在不久的将来就能实现以低成本制造出轻便、柔软、结实、性能超强、灵敏度极高的器件和电子设备。各种交通工具和电子产品将不断“全碳化”，从机壳开始逐渐都换成碳材料。10年以后，就连高性能微处理器都有可能“碳化”。

这股潮流已经开始。因向波音787客机提供碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）等而广为人知的东丽宣布，将于2014年开始销售采用双层CNT的触摸面板。另外，该公司已在柔性基板上试制出了采用单层CNT的薄膜晶体管（CNT-TFT）。采用印刷技术在柔性基板上制作的TFT的性能非常高。东丽计划在2016年前后实现这种CNT-TFT的实用化。

1991年发现的CNT之所以在最近突然加快了实用化进程，是因为制造技术有了飞速发展。高纯度单层CNT的量产技术基本已经确立，并且已经可以按照金属型和半导体型等差异进行分离。东丽的高性能CNT-TFT也采用了这种分离技术。

可与东丽的TFT匹敌的技术开发项目仅在日本就有很多个。并且，不仅是日本，现在全球都在参与碳器件的开发竞争。有意思的是，各国和地区关注的碳材料的种类并不相同。

比如，美国致力于使用CNT的研究，而欧洲专注于石墨烯的实用化，预计欧盟在十年中将向该领域投入大约10亿欧元的研发费用。韩国也非常热衷于石墨烯的研究。

中国则在CNT和石墨烯两方面推进研发和实用化。首先实现作为CNT电子材料的触摸面板的实用化的也是中国企业。虽然不知道总投资额是多少，但肯定投入了相当多的研发费用。在碳材料的纳米技术方面，中国处于全球领先地位。

而日本在碳器件的实用化技术方面就相对落后。有几项调查都表明，拥有石墨烯相关专利数量最多的是中国，其次是美国和韩国。CNT方面也是如此，就在4～5年前，日本还仅次于美国，排在第二位，如今已经降到了第四甚至更低。

在多种研发中，日本在全球的影响力都在下降，在这场碳器件实用化竞争中落后可能会导致日本在今后几十年的高科技竞争中都无法翻身。值得庆幸的是，日本在研究方面依然保持高水准。今后几年的较量将决定成败。