石墨烯电子:2019年商业化前景

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石墨烯可能是过去十年中最畅销的材料,但迄今为止商业应用受到限制。石墨烯主要用作复合材料和塑料中的添加剂,以增强其热性能或结构性能。在最近的高调案例中,华为宣布整合被动石墨烯冷却薄膜,以改善其智能手机内部的热量管理。虽然这是石墨烯的有用用途,但它与首次隔离材料时承诺的破坏性电子产品相去甚远。


值得考虑的是,石墨烯的投资和专利申请都在2015年达到顶峰。将近四年后,我们可以期待其中一些产品能够通过一些产品发布获得回报。


超越复合材料

由克兰菲尔德大学主办的Graphene商业化会议上,大多数人都认为石墨烯增强复合材料是目前最大的机会。在航空航天工业中,这些轻质复合材料有可能使飞机或无人机更加节能。然而,石墨烯也被视为解决现有电动飞机锂离子电池局限性的有希望的材料。空中客车公司的Benoit Gauthier说:“需要打破能量密度障碍”。在他的演讲中,他还设想在长途飞行中使用石墨烯来回收水。

Printed graphene devices (Novelinks)

在同一次会议上,讨论了印刷和柔性电子产品的潜在应用。遗憾的是,石墨烯缺乏标准化导致工业上的混乱,许多配方表现出低导电性。随着柔性OLED显示器市场的兴起,石墨烯仍被视为触摸传感器等元件的表现不佳的材料。


在柔性电子产品的其他领域也有机会,例如电子纺织品或化学传感器。例如,Haydale已经证明石墨烯可以代替生物传感器中的碳电极。 Novelinks是华沙理工大学新成立的衍生产品,为研究人员设计新的电化学传感器开发了石墨烯油墨。但是,我们可能需要一些时间才能看到印有石墨烯的商用设备。


挑战半导体行业

我所谈到的几家英国初创公司正在研究具有最高质量石墨烯的先进电子产品。为此,他们依靠在晶圆上生长的石墨烯代替石墨烯墨水或糊状物。


Iceni Labs是伦敦帝国理工学院的一个衍生产品,开发了一种基于石墨烯的麦克风。与目前由半导体工业制造的MEMS麦克风相比,新器件将具有更平坦的频率响应和更小的尺寸。该公司使用非常薄的石墨烯膜,通过化学气相沉积(CVD)工艺制造。 Iceni Labs与CVD石墨烯供应商Silson开始合资。

Graphene membrane based microphone (Iceni labs)

在剑桥,Emberion的研发团队正准备推出第一个石墨烯图像传感器。


Emberion是诺基亚开发红外和热探测器的独立衍生公司。 他们的技术基于一系列石墨烯晶体管,可以以最小的噪声放大传感器信号。 该公司使用CVD石墨烯,然后将其转移到定制设计的CMOS电路中以制造晶体管。


他们的第一代产品将是VIS-SWIR探测器(波长为400-1800nm),其性能与传统的InGaAs红外传感器相当,成本更低。 这些可用于光谱学,机器视觉和高光谱成像。 2019年6月将推出第一款以100 fps运行的线性探测器(512×1分辨率),随后在2019年推出VGA探测器(640×512分辨率).Emberion还计划制造用于热成像或气体的辐射热测量计传感。


另一家剑桥公司正在将一项技术商业化,这种技术应该可以更容易地将石墨烯整合到电子设备中。 Paragraf成立于2017年,目前有16名员工,最近筹集了290万英镑(390万美元)的种子资金。 剑桥大学的衍生产品使用专有工艺在各种类型和尺寸的晶圆上生长均匀的石墨烯。


Paragraf将与商业合作伙伴合作开发基于石墨烯的设备。 该公司目前正在探索高精度位置传感器和光伏领域的潜在应用。 他们与Verditek正在进行合作,以实现轻量级高效太阳能电池。


Guillaume Chansin博士是Irimitech Consulting的创始人兼首席顾问。 自2012年以来,他一直关注新兴材料和设备,并在柔性电子,显示器和传感器等主要行业活动中发表演讲。


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