用石墨烯替代硅，可以提高電子芯片的性能。科研人員目前正把石墨烯的生產和應用引入半導體行業，石墨烯引發的技術革命很可能從我們常見的小小芯片開始。
電子芯片的基礎材料是硅。然而，隨著芯片上元器件越來越密集，最高端的芯片上，兩個元器件之間的距離已經不到10個納米，幾乎到達硅材料的極限。想要繼續提高性能，該怎么辦？科研人員開始嘗試用石墨烯部分代替硅的作用。
“由石墨烯制作的器件，理論上頻率可以達到硅的十倍甚至上百倍，可以在雷達上應用，大幅提高雷達的分辨率。而且在通訊、成像上都有比較廣泛的應用。”孔月嬋介紹說，而且，當前石墨烯的研發生產設備和普通半導體器材生產設備一樣，現有的技術開發都可以基于成熟的設備和工藝，為后續的工程化研制奠定了基礎。
科研人員還在做另一件大事。他們讓石墨烯附著在厚度只有50納米的金箔上，然后用一套新的辦法，把石墨烯完整地轉移到柔軟的塑料片上。
孔月嬋說，石墨烯可以通過靈活的方法轉移到任意科研人員希望的襯底上，比如電子器件上專用的一個塑料襯底，它具備柔性，也適合晶體管的制備過程。通過特別的石墨烯轉移技術，將帶有石墨烯的金箔附著在了塑料片上，以之為基礎在這塊塑料片上制備出具有一定功能的電子器件。最關鍵的是，這樣的電子器件可以輕松彎曲。未來無論是可以折疊的顯示屏幕，還是能夠植入人體的可穿戴設備，都可能靠這樣的石墨烯器件來實現。
石墨烯另一個被寄予厚望的應用領域是電能的儲存。在天津電源研究所，這里的科研人員正在開展最先進電容器的研究。電容器與電池一樣，都能用來儲存電能。它的優勢在于充電速度快，幾分鐘就能充滿，而且可以重復使用幾萬次。但它存儲的電量不如電池多，還無法通過存儲足夠多的電能在生活里派上大用場。
“這是我們已經做好的改性石墨烯配成的漿料，下一步我們就把這些漿料通過涂布機涂到鋁箔上，成為我們石墨烯電容器所用的正極。”中國電科18所化學與物理電源技術國防科技重點實驗室常務副主任丁飛博士說，電容材料對電容器的性能有著至關重要的影響。通過對石墨烯材料進一步改性研究，科研人員正在讓電容器的儲電能力一步一步向電池靠攏，而同時它擁有的超快充電速度，能夠為人們的生活帶來更多的便利。“我們正在做的改性石墨烯電容器，可以幾分鐘充滿，其能量密度有望在一段時間之后，接近現有鋰電池的能量密度。”
能量密度是指在一定空間或質量的物質中儲存能量的大小，能量密度越高，就表示這種物質的儲電能力越強。據丁飛介紹，目前他們所研制的改性石墨烯電容器的樣品，能量密度已達到傳統電容器的3倍以上。雖然還處于實驗室研究階段，但是石墨烯材料的強大能力讓研發團隊看到改性石墨烯電容器應用的廣闊前景。
未來，當充電設施越來越完善時，電動汽車使用石墨烯電池，可能花兩三分鐘就可以把電充滿。
中國電科55所所長、微波毫米波單片集成和模塊電路重點實驗室主任高濤認為，即使在實驗室條件下，石墨烯的神奇性能依然沒有完全釋放出來。同時，技術層面還存在著不少挑戰，真正大面積應用還有很長的路要走。但通過加強需求和研究的結合，不斷在石墨烯材料的制備和器件研制方面取得重要突破，石墨烯這種新一代戰略性新興材料將會極大改變人們的生活。
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