国内首片15英寸单层石墨烯在重庆问世

你想用上屏幕可以来回弯曲折叠的手机吗?采用石墨烯材料,就可能变成现实。采用可折叠屏幕后,即使手机屏变得更大了,但携带起来还是很方便。近日,记者从中科院重庆绿色智能技术研究院(简称中科院重庆研究院)了解到,该院已经成功制备出国内首片15英寸的单层石墨烯,这样的大尺寸,达到了国内最高水平。它或将为我们的手机、电脑等电子产品带来一场革命。

技术人员正在展示15英寸单层石墨烯。

世界上最薄的纳米材料,透光性好,能折叠

据介绍,石墨烯是由碳原子组成的单原子层平面薄膜,可以作为制备新型触摸屏的核心部分——透明电极的材料。

与现有手机触摸屏材料相比,石墨烯优点更多,被认为是目前世界上最薄、几乎完全透光、强度也最大的材料。

它究竟薄到哪种程度?中科院重庆研究院微纳制造与系统集成研究中心副主任史浩飞解释,石墨烯只有0.34纳米厚,粗略估计一下,一根头发丝的直径,大概等于十万层石墨烯叠加起来的厚度,所以用肉眼是看不见它的。它自身只吸收约2.3%的光,能够做到几乎完全透光,让触摸屏亮度更好,同时,还能保证很高的电导率,这对于过去那些触摸屏材料来说,是难以同时解决的。“过去认为钻石热导率最高,但是石墨烯是它的2倍。”

值得一提的是,石墨烯还具备很好的柔性,也即是说,它在一定程度上可以弯曲折叠,不会对屏幕造成损害。

“从这些优点来看,石墨烯特别适合在电子信息产业中应用。像IBM、三星这些大企业,都相当关注它的发展。”史浩飞说。

成功制备7英寸的石墨烯触摸屏

据悉,自2004年被发现以来,如何解决大面积、高质量石墨烯制备和快速高效转移两大关键问题,让石墨烯应用于透明电极中,一直困扰着很多研究者。

“如果电阻触摸屏要采用这种材料,需要先在金属表面上催化生长石墨烯,再把它转移到适合的基底上,才能进行应用。”史浩飞告诉记者,这就相当于在一个足球场上铺一层薄薄的保鲜膜,要让它平平整整且完好无损,难度特别大。

据介绍,通过“石墨烯透明电极关键技术”研究,他们采用工业原料如塑料、液态苯等作为有效碳源,在300℃的低温下生长出高质量的石墨烯。

目前,中科院重庆研究院已经在铜箔衬底上生长出15英寸的均匀单层石墨烯,并成功将其完整地转移到柔性PET衬底上和其他基底表面,并且通过进一步应用,还制备出了7英寸的石墨烯触摸屏。

在中科院重庆研究院的实验室里,记者看到,研究人员将石墨烯触摸屏贴在一台普通笔记本电脑的显示屏上,调试完毕后,用手写笔就能轻松地在屏幕上写字。

力争一年内实现产业化,年产量达上百万片

如果用石墨烯透明电极替代目前市场上应用最广的ITO透明电极等产品,其成本和价格会不会很高?

史浩飞介绍,由于自然界碳元素含量丰富,不需要像其他透明电极一样用到稀有金属、贵金属等,所以原材料成本更低。如果实现了批量化生产,其价格会很有竞争力,甚至比现有产品更便宜。

据了解,2013年全球对手机触摸屏的需求量大概在9.65亿片,产值将超过130亿美元。到2015年,平板电脑对大尺寸触摸屏的需求也将达到2.3亿片。这为石墨烯的应用提供了广阔的市场。

目前,中科院重庆研究院正在与广东地区的风投机构商谈,力争让石墨烯在一年内实现量产。届时,其年产量预计将达到上百万片。

他表示,石墨烯的应用,将给我们的手机、平板电脑带来较大的变化。“如果手机、平板电脑上的其他部件和材料也得到相应改进,也许未来5-10年,手机、电脑的显示屏就可以真正实现可折叠。”