石墨烯材料具有優良的物理特性和易于與硅技術相結合的特點,被學術界和工業界認為是推進微電子技術進一步發展的極具潛力的材料,近年來吸引了科學界和應用市場的廣泛研究和關注。
我國在石墨烯基礎研究方面已經十分突出。微波射頻網(mwrf.net)小編搜集整理了國內進行石墨烯研究的科研機構、院所的研究成果,以及從事石墨烯生產制備的企業信息,供大家參考。
石墨烯基礎研究方面
石墨烯可控制備和性能研究
中科院化學研究所有機固體實驗室的研究人員發明了氧輔助法,在二氧化硅絕緣材料上直接制備了石墨烯薄膜,隨后又發現可以通過兩段化學氣相沉積方法,控制石墨烯的成核點和晶區尺寸,實現了高質量石墨烯薄膜在氮化硅表面上的直接生長。制備的石墨烯薄膜中石墨烯疇晶的尺寸達1μm。這些性能相比直接生長在二氧化硅基底上的石墨烯薄膜提高了兩倍,已經高于部分金屬催化石墨烯的性能。
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石墨烯超低溫可控外延生長研究
中科大微尺度物質科學國家實驗室研究人員在石墨烯超低溫可控外延生長研究方面取得了系列進展。研究組對三聯苯作為碳源,在300°C甚至更低的溫度下獲得大面積高質量的單層石墨烯。通過拉曼光譜、光透射譜和掃描隧道顯微鏡圖像,清楚地表明所生成的石墨烯是單分子層厚度。該工作對表面納米結構的生長具有普適的重要性。
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石墨烯呼吸毒性研究
中科院上海應用物理研究所物理生物學研究室的科學家對氧化石墨烯通過氣管滴注進入小鼠呼吸道后的體內分布及生物效應進行了研究,發現這種納米材料能夠在小鼠肺內迅速積聚并停滯數周至數月。生理生化分析顯示,氧化石墨烯顯著誘發小鼠的急性肺損傷,造成典型的肺水腫現象。不過,這種效應在很大程度上可以通過地塞米松等消炎類藥物治療而得到逆轉,顯示了納米材料的生物安全有可能被人類有效干預。
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石墨烯毒性機制研究
中科院生態環境研究中心環境化學與生態毒理學國家重點實驗室研究組發現氧化石墨烯(GO)可通過作用于巨噬細胞膜表面的Toll樣受體(TLR-4)誘發細胞的程序性壞死。這項研究工作對于揭示氧化石墨烯誘發的細胞死亡機制具有重要意義。更多信息:http://m.letsgo8.com.cn/news/research/2013/11734.html
石墨烯應力波導中能谷極化輸運研究
中科院半導體所半導體超晶格國家重點實驗室科研人員從理論上提出了一個僅利用襯底應力產生谷極化電流的方案。與以前的方案相比,無需施加外場或利用納米帶結構。研究證明應力波導中的谷依賴的Goos-Hanchen效應會導致K和K’谷中的電子具有不同的波導模式,不同的群速度,從而應力波導對兩種谷中的電子的導通能力有巨大差異,可以利用這一特性可以在應力波導的出射端得到高度谷極化的電流。更多信息:http://m.letsgo8.com.cn/news/newtech/2011/2435.html
石墨烯的化學摻雜及其物性研究
中科院半導體所半導體超晶格國家重點實驗室譚平恒研究員研究組和英國劍橋大學Ferrari博士研究組合作,利用三氯化鐵為插層劑,成功地合成了兩層以上一階次的石墨烯插層化合物。研究結果表明,插層后的石墨烯化合物中每一層石墨烯都表現為重摻雜下的單層石墨烯行為,并且所制備的插層化合物相當穩定。該項研究對各種石墨烯插層化合物的合成和相應重摻雜石墨烯的物理、化學性質研究具有重要意義。更多信息:http://m.letsgo8.com.cn/news/newtech/2011/2419.html
石墨烯新特性被發現將在微波光子學中崛起
由湖南大學物理與微電子科學學院張晗教授和文雙春教授領導的中國石墨烯光子學研究團隊首次實驗證明了石墨烯除了其眾所周知的光飽和吸收性之外,還具有微波和太赫茲飽和吸收性。實驗表明,寬帶對從光學波段到微波波段的石墨烯進行飽和吸收。根據其新的微波特性,張教授和文教授預計,石墨烯可能在微波光子學中存在潛在的應用。更多信息:http://m.letsgo8.com.cn/news/newtech/2012/9144.html
超強連續石墨烯纖維研究
浙江大學高超研究小組實現了石墨烯纖維的連續制備,為高性能纖維家族增添了一個極具潛力的新成員。這種石墨烯纖維在具有超高強度的同時還兼具良好的導電性和柔韌性,其導電能力在彎曲-伸直1000次后沒有任何減弱,預示著石墨烯纖維這一新品種高性能纖維材料在多功能織物、柔性可穿戴傳感器、超級電容器、輕質導線等領域有廣泛的應用前景。更多信息:http://m.letsgo8.com.cn/news/research/2013/9840.html
于納米結構下的石墨烯電子性能可保持至10微米
香港科技大學物理學系研究團隊發現于納米結構下的石墨烯,并提出只要在石墨烯上打100個納米面積的洞,在納米結構下的石墨烯,其電子性能可以保持至10微米,較原始的石墨烯以至科學界一直以來最尖端的研究發現,大了十倍至一百倍。更多信息:http://m.letsgo8.com.cn/news/research/2013/10279.html
在石墨烯的市場化方面,我國也有相當喜人的成果。
中科院石墨烯粉體成功應用于石墨烯產品
中科院上海微系統與信息技術研究所信息功能材料國家重點實驗室的石墨烯團隊成功開發高質量石墨烯粉體,并通過和上海新池能源科技有限公司合作進行中試量產,所生產的石墨烯粉體成功應用于中國首個純石墨烯粉體產品-柔性石墨烯散熱薄膜。高質量的石墨烯粉體具有廣泛的市場應用前景,如石墨烯基超級電容器、石墨烯基鋰電池、催化劑載體、功能復合材料、吸附材料和散熱等領域。更多信息:http://m.letsgo8.com.cn/news/research/2013/11051.html
國內首片15英寸單層石墨烯
中科院重慶綠色智能技術研究院成功制備出國內首片15英寸的單層石墨烯。石墨烯可以作為制備新型觸摸屏的核心部分――透明電極的材料。石墨烯能夠做到幾乎完全透光,讓觸摸屏亮度更好,同時,還能保證很高的電導率。而且,石墨烯具備很好的柔性,它在一定程度上可以彎曲折疊,不會對屏幕造成損害。更多信息:http://m.letsgo8.com.cn/news/cn/2013/9810.html
在單層氧化石墨烯上繪制納米元器件
中國科學技術大學合肥微尺度物質科學國家實驗室研究人員利用原子力針尖誘導的局域催化還原反應,實現了在單層氧化石墨烯上直接繪制納米晶體管器件。該技術可以用來直接繪制納米電路,電路的線條寬度可控、制備條件要求低,并可與現有的微電子加工技術無縫兼容,有望推動石墨烯納米器件、電路與集成的最終實現和應用。更多信息:http://m.letsgo8.com.cn/news/newtech/2012/9152.html
石墨烯電子器件研制
中國科學院微電子研究所微波器件與集成電路研究室(四室)石墨烯研究人員在采用微機械剝離方法、SiC外延生長法和化學氣相淀積(CVD)法生長出的新型石墨烯材料上,成功研制出高性能的石墨烯電子器件。研究小組認為,應該把握石墨烯優異的物理特性與硅集成電路相結合,給集成電路帶來革命性變革這一重大機遇,突破石墨烯材料和器件發展的關鍵技術,打造石墨烯從材料到器件的完整科研鏈條,實現我國半導體產業的發展和跨越。更多信息:http://m.letsgo8.com.cn/news/newtech/2011/2638.html
中丹合作開發出單分子層晶體管并用其制造出石墨烯芯片
丹麥哥本哈根大學化學納米科學中心和中國中科院的科學家攜手,用僅僅一個分子單層制造出一款晶體管,同時,他們創造性地應用石墨烯的獨特性能,用該分子晶體管制造出了一塊石墨烯計算機芯片。該研究將有助于科學家們設計出體形更小、運行速度更快且更環保的電子設備。這種設計思路可以針對不同類型的分子元件。這種石墨烯"腳手架"同真正的芯片非常接近,科學家們可以更輕松地對分子元件進行測試,并使用分子元件制造出真正的石墨烯芯片。更多信息:http://m.letsgo8.com.cn/news/newtech/2013/12094.html
多孔石墨烯宏量制備
中科院電工研究所課題組通過采用新方法—燃燒淬火技術,將金屬鎂條在二氧化碳氣體中點燃并在碳酸氫銨溶液中原位淬火,成功制備出高質量含有大量介孔結構的石墨烯材料。新方法下25g鎂帶可以產出1g左右的石墨烯。該方法為無模板法自生長介孔有序結構石墨烯,操作簡單,成本低廉,環境友好,且制備的石墨烯質量和產量高。更多信息:http://m.letsgo8.com.cn/news/research/2013/11741.html
石墨烯三維網絡結構的制備及應用研究
沈陽材料科學國家(聯合)實驗室的石墨烯研究團隊采用兼具平面和曲面結構特點的泡沫金屬作為生長基體,利用CVD方法制備出具有三維連通網絡結構的泡沫狀石墨烯體材料。該研究團隊提出的以多孔金屬作為生長基體是石墨烯CVD生長的一條新思路,可實現高質量石墨烯的大量制備,也為具有特定結構、性能和應用的石墨烯三維體材料的制備提供了一個基本策略。更多信息:http://m.letsgo8.com.cn/news/newtech/2011/2415.html
除了以上科研機構和高校以外,一些企業也積極在石墨烯生產及應用領域開展了許多開創性的工作。
廈門凱納石墨烯技術有限公司是國內首家從事石墨烯、石墨烯微片生產研發的新興專業化高科技企業。目前已經獲得了石墨烯相關的6項國家發明專利授權。公司主營業務為KNANO品牌KNG系列石墨烯、石墨烯微片產品。目前已經形成了以石墨烯、石墨烯微片為主營業務的產業鏈。
常州第六元素材料科技股份有限公司專業從事石墨烯及其他新型材料的集研究、開發、生產和經營,一期設計石墨烯粉體產能10噸/年。公司在石墨烯研發、尤其是石墨烯在新型儲能器件方面的應用有著深厚的技術實力。
上海新池能源科技有限公司從事石墨烯粉體及其下游產品的研發、生產、銷售和服務。公司自主研發高質量石墨烯粉體產品,包括插層石墨、氧化石墨烯、石墨烯粉體、摻雜石墨烯粉體、石墨烯量子點等,并擁有多項的專利和專有技術。
南京先豐納米材料科技有限公司專注于石墨烯、富勒烯、碳納米管、分子篩、銀納米線、超級電容器發展方向。主要經營進口石墨烯、國產石墨烯、氧化石墨烯、氧化石墨、碳納米管、富勒烯、介孔分子篩、微孔分子篩、活性炭、傳統納米材料及提供納米技術支持及解決方案。
寧波墨西科技有限公司專門從事石墨烯及其相關產品研究開發和生產。公司引進中國科學院寧波材料技術與工程研究所的石墨烯量產技術。目前生產的石墨烯微片產品具有高導電、高導熱、易潤滑、抗腐蝕、片層薄,寬厚比大等優異性能,易于分散到多種材料基體中,適用于電池、塑料、涂料、油墨、合金等領域。
濟寧利特納米技術有限責任公司致力于碳納米材料的合成以及相關材料的生產、應用、研發和銷售。主打產品是以石墨烯及功能化石墨烯為基礎的納米材料與相關產品。公司以石墨烯、碳納米管和其他碳納(微)米材料為平臺,立足于具自主知識產權的技術,將碳納米材料應用于能源、環境及其他領域。
常州二維碳素科技有限公司主要從事大面積石墨烯透明導電薄膜的生產,該產品主要市場包括:石墨烯透明導電薄膜材料的生產和銷售,以及在透明電極、儲能、電子器件等領域的應用技術開發和技術支持服務。公司率先成功地將石墨烯薄膜應用于手機電容式觸摸屏,并實現石墨烯觸摸屏手機小批量生產。