石墨烯在移动互联网行业的应用

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用于移动行业的石墨烯

关于石墨烯的各种特性和应用的大量工作表明,其对破坏整个行业的潜力是巨大的。在移动技术领域,石墨烯的应用可以改变,并通过耐用的电话机壳和超强的处理器,触摸从透明柔性屏幕到下一代电池的所有事物,这些电池的使用寿命和充电速度比任何当前技术都要快。

尽管石墨烯具有惊人的潜力,但在应用程序商业化和普及之前,仍有许多挑战需要克服。生产成本,批量生产,标准化以及市场认知度和接受度只是需要解决的一些关键挑战,而石墨烯要真正实现这一宣传可能需要花费一些时间和精力。

2016世界移动大会(MWC)是世界最大的移动行业盛会,在西班牙巴塞罗那举行,届时将有一个专门的石墨烯展馆,涉及移动世界。这一令人振奋的先例强调了石墨烯在技术界日益受到关注,并认识到石墨烯在未来变得越来越重要的能力。

石墨烯和电池

当用石墨烯增强时,传统的电池电极材料可以得到显着改善石墨烯可以制造轻便,耐用且适合高容量能量存储的电池,并可以缩短充电时间。它将延长电池的使用寿命,并增加导电性,而无需使用传统电池中相对大量的碳。

石墨烯可以各种方式改善诸如能量密度和形式的电池属性。可以通过将石墨烯引入电池阳极并利用材料的电导率和大表面积特性来实现形态优化和性能,从而增强锂离子电池的性能。LFP(磷酸铁锂)电池是一种可充电的锂离子电池,其能量密度低于其他锂离子电池,但功率密度更高。用石墨烯增强LFP阴极可使电池更轻巧,比锂离子电池充电快得多,并且容量比常规LFP电池更大。

许多人认为下一代电池正在从电化学电池向超级电容器转移,石墨烯电池和超级电容器的组合使用可产生惊人的结果。超级电容器将能量存储在电场中,而不是受控的化学反应。与电池相比,超级电容器具有更快的充电时间,并且在更宽的温度范围内更耐用,更稳定。

石墨烯增强显示器

给定石墨烯的导电性,柔韧性和透明度,显示器是石墨烯使用途径的自然选择。三个最流行的领域是用于透明触摸面板的石墨烯基导线,显示器背板和用于OLED的透明电极

当前,大多数触摸屏(主要用于手机和平板电脑)使用的是导电且透明的氧化铟锡(ITO),但由于供应有限且易碎(因此不适用于柔性面板),因此公司正在寻找替代品。石墨烯可以替代ITO,特别是在柔性显示器中。尽管如此,尽管事实上显示市场似乎确实适合石墨烯,并且它是最早商业化的应用之一(尤其是在中国),但仍存在其他一些技术,例如银网和银纳米线。在此特定应用中,它比石墨烯更先进,并且似乎更适合于石墨烯。

如今,ITO也用作显示器的透明电极(底部发射显示器中的阴极或顶部发射显示器中的阳极)。再次,如在触摸面板中一样,可以用基于石墨烯的ITO /阴极代替ITO阴极/阳极。

石墨烯也可用于生产显示器背板。背板是驱动器(或电子设备),用于控制显示器中的哪些像素点亮和哪些熄灭。当前,大多数显示器(LCD,电子纸或OLED)都使用硅或氧化物金属TFT背板。石墨烯具有高导电性,但没有带隙-因此不适合用于背板材料。但是,可以将带隙引入石墨烯中。其他下一代背板材料包括确实具有带隙的类似石墨烯的2D材料(例如MoS2)。

芯片与处理器

石墨烯出色的导电性以及其他性能使其在各种计算技术中使用以提高其速度和效率特别令人兴奋。该领域越来越多的研究表明,石墨烯和其他2D材料最终将成为“新硅”。除了提高移动设备的速度和效率,石墨烯还可以使轻巧的设备(如智能手表,可穿戴设备和其他配件)成为可能。

三星石墨烯晶体管照片

石墨烯没有带隙,这意味着它不能轻易用于制造晶体管。但是,有很多方法可以打开石墨烯中的带隙,方法是使用石墨烯带,掺杂,使用双层石墨烯等。也可以在不打开带隙的情况下使用基于负电阻的石墨烯来构建逻辑门。

近年来,在大学和研究机构以及大型公司(如IBM,英特尔和三星)中对基于石墨烯的电子研究进行了大量投资。电子产品可能会为石墨烯的使用提供巨大的机会,但无论如何,在任何基于石墨烯的电子产品实现商业化之前的时间范围至少为5-10年。

除了晶体管,石墨烯还可以用作电子设备中的导电材料,例如在电子设备和光波设备(例如光纤和光子芯片)之间建立快速的电子光互连器。

石墨烯和传感器

传感器检测物理环境中发生的事件(例如光,热,运动,湿气,压力等),并以输出响应。石墨烯和传感器是自然的组合,因为石墨烯的大体积比,独特的光学特性,出色的导电性,高载流子迁移率和密度,高导热率以及许多其他属性可以极大地有益于传感器功能。


现代手机装有无数传感器。加速度计检测电话的方向,而陀螺仪通过跟踪旋转或扭转来为加速度计提供的信息添加额外的尺寸;数字指南针通常基于一个称为磁力计的传感器,该传感器为手机提供了相对于地球磁场的简单定向,气压计通过传送高度数据来辅助设备内部的GPS芯片,当然还有用于指纹,光线的传感器和接近传感器等等。

石墨烯将使传感器更小,更轻-提供无限的设计可能性。它们还将更加灵敏,能够检测到较小的物质变化,工作更快,最终比传统传感器更便宜。

热管理

石墨烯是世界上最好的导热体,可实现许多有趣的热量管理应用。其中包括导热涂层,散热膜和散热片,此外还有各种利用石墨烯独特性能新颖用途和产品这种热管理材料对于当前和下一代设备至关重要

石墨烯具有为这一庞大市场提供的许多优势,并且技术相当成熟。一些产品已经进入市场,例如可用于设备屏幕下方技术的导热箔,以将热量从内部电子元件和电池中传导出去,以帮助保持最佳性能。

石墨烯增强复合材料

复合材料是通过将两种或更多种具有不同特性的材料组合以生产具有独特特性的最终材料而形成的材料。复合材料具有许多优势,因为它们可以制成轻质,坚固,耐腐蚀和耐热,柔软,透明的材料,并且可以根据特定需要进行制造。它们无处不在,广泛用于航空航天,运动器材,汽车零部件,建筑材料,医疗设施等行业。

石墨烯的多种属性可用于制造非凡的复合材料石墨烯的存在可以增强散装材料的电导率和强度,并有助于创建具有卓越品质的复合材料。石墨烯也可以添加到金属,聚合物和陶瓷中,以形成导电,耐热和耐压的复合材料。在手机中,石墨烯复合材料可用于制造轻便,柔软和耐用的外壳。

印刷天线和导电油墨

导电油墨包含提供导电功能的组分。市场上提供了许多导电油墨,以满足许多应用的需求:电子,传感器,天线,触摸屏,印刷加热器等。由于其高的电荷载流子迁移率,最高的热稳定性和化学稳定性以及固有的柔韧性,石墨烯是用于油墨,薄膜晶体管(TFT)和印刷电子产品等应用的自然选择石墨烯油墨扩展了诸如印刷电子产品,特别是手机印刷天线等应用的可能性。


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