石墨烯與石墨有緊密的聯系。我們知道，石墨是一類層狀的材料，它是由一層又一層的二維平面碳原子網絡有序堆疊而形成的。由于層間的作用力較弱，因此石墨層間很容易互相剝離，形成薄的石墨片，這也正是鉛筆能在紙上留下痕跡的原因。這樣的剝離存在一個最小的極限，那就是單層的剝離，即形成厚度只有一個碳原子的單層石墨，這就是石墨烯。
石墨烯這一目前世界上最薄的物質首先讓凝聚態物理學家們驚喜不已。由于碳原子間的作用力很強，因此即使經過多次的剝離，石墨烯的晶體結構依然相當完整，這就保證了電子能在石墨烯平面上暢通無阻的遷移，其遷移速率為傳統半導體硅材料的數十至上百倍。這一優勢使得石墨烯很有可能取代硅成為下一代超高頻率晶體管的基礎材料而廣泛應用于高性能集成電路和新型納米電子器件中。目前科學家們已經研制出了石墨烯晶體管的原型，并且樂觀地預計不久就會出現全由石墨烯構成的全碳電路并廣泛應用于人們的常生活中。
石墨烯還具有超高的強度，碳原子間的強大作用力使其成為目前已知的力學強度最高的材料，并有可能作為添加劑廣泛應用于新型高強度復合材料之中。石墨烯良好的導電性及其對光的高透過性又讓它在透明導電薄膜的應用中獨具優勢，而這類薄膜在液晶顯示以及太陽能電池等領域至關重要。另外，石墨烯在高靈敏度傳感器和高性能儲能器件方面也已經展示出誘人的應用前景。可以說，石墨烯的出現不僅給科學家們提供了一個充滿魅力與無限可能的研究對象，更讓我們對其充滿了期待，也許在不久的將來，石墨烯就會為我們搭建起更加便捷與美好的生活。
相當于一層石墨的材料——石墨烯的研究開發在全球范圍內正熱火朝天地展開。僅2010年發表的相關研究論文就超過了3000篇。其中中國科學院和新加坡國立大學（the National University of Singapore，NUS）在論文數量方面遠遠領先于其他研究機構。而理應在新材料開發上占有一定優勢的日本研究機構卻處于苦戰之中。
在應用方面引領全球的國家是韓國。其中韓國三星電子已經發表了多項應用石墨烯的觸摸面板和高速晶體管等研究成果。
三星目前在產品化的競爭方面也處于領先地位。因石墨烯獲得2010年諾貝爾物理學獎的研究人員康斯坦丁·諾沃肖洛夫（Konstantin Novoselov）和安德烈·海姆（Andre Geim）曾在諾貝爾獲獎演講“Nobel Lecture”等上表示三星已經制定利用石墨烯的產品群開發藍圖。開發藍圖中的第一個研發目標就是把石墨烯用做透明導電膜的觸摸面板。另外三星還計劃于2012年推出配備有該石墨烯制觸摸面板的便攜終端。
三星曾于2010年6月宣布與韓國成均館大學（Sungkyunkwan University）共同制作出了30英寸（對角線約76cm）的石墨烯片。這一消息令全球震驚。這是因為實現數10cm對角線大小的石墨烯片一直是人們的夢想。此前制出的最大石墨烯片最大僅能達到對角線為數mm～1cm（韓國曾實現了數cm對角線大小）。
相當于10平方公里大小的食品保鮮膜
這個巨大石墨烯片的制作方法在某種意義上類似于諾沃肖洛夫所采用的使用粘著膠帶的“機械式剝離法”。機械式剝離法是先把粘著膠帶（最初使用了Scotch膠帶，后來使用的是日本的日東膠帶）貼在石墨上，然后通過揭下膠帶把石墨烯轉印到膠帶上。成均館大學等開發出的方法是采用卷對卷的方式把以CVD法制備于銅（Cu）箔上的石墨烯片轉印到大型樹脂片上。
有許多研究人員和技術人員對這一方法持半信半疑態度。這是因為“假設石墨烯是厚度為10μm的食品用保鮮膜，采用這個方法就相當于要把10km見方的保險膜完好無損地粘貼下來”（某研究人員）。
不過，如果我們不要求像晶體管一樣的質量的話，在觸摸面板用途中輕微的褶皺和破損可能并不會造成很大影響。或許可以說正是因為觸摸面板需要滿足的條件較低，才使得觸摸面板成為首個開發目標。
當然，在將石墨烯用于觸摸面板用途方面還存在幾個課題。一是導電性的確保和摻雜（Doping）的穩定性。如果能夠制備出完全沒有缺陷的單層石墨烯片，那么光透過率將達到97％以上，幾乎呈透明狀態，同時還可實現高柔性觸摸面板。然而由于純凈石墨烯的載流子遷移率較高，但同時載流子密度卻非常小，因此由兩者乘積所決定的導電率未必較高。為了解決這一問題，需要摻入提供電子和孔洞的雜質，也就是說需要進行摻雜加工。
成均館大學和三星等開發出的巨大石墨烯片由于最初的摻雜物（Dopant）隨著時間的流逝會逐漸消失等，因此導電率的不穩定成為課題。這一課題將在今后的研究開發中予以解決。
產綜研等在制造方法開發方面奮起直追
在用于觸摸面板的石墨烯開發方面，日本產業技術綜合研究所也正在試制A4尺寸大小的石墨烯片和觸摸面板。其最大優點在于與成均館大學的方法相比能夠在較低度下制備出石墨烯片，能夠采用卷對卷方式進行包括CVD在內的全部工序。誰將率先實現觸摸面板的投產?這一問題最快會在未來的1～2年內得到解答。摘自液晶網 |
