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纳米材料是否会引发下一次电子大革命?

2013-11-26

高级电子主管们出席了 IPC 近期在芝加哥举办的管理与技术市场研究会议。此次会议是对未来材料市场的一次积极且有趣的调研。

Prismark Partners 的总经理Phil Plonski 说: 尽管电子行业已日趋完善,但它仍是全球最好的化学品和材料市场之一。

Plonski 预测,到 2017 年电子材料市场的年均复合增长率会达到 5.6% ,产值会突破 1760 亿美元。能量存储与转换和半导体晶片制造领域的新技术会大放异彩。虽然有许多潜在客户仍在从事能量储存与转换工作,但是 Plonski 的研究表明,受产业整合趋势的影响,在全球范围内现在只有100 多家半导体制造商。

石墨烯的发展前景

许多新纳米材料的出现或许会打破这些市场预测。石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状材料,是发展前景最好的纳米材料之一。它于 2004 年被发现,是人们发现的第一种二维材料。从那时起,石墨烯便被誉为材料界的 自然奇迹 。IPC 邀请Tomas Palacios 助阵技术市场研究会议并发言,来帮助人们认识现状。Palacios 是麻省理工学院电气工程和计算机科学系的一位 Emmanuel E. Landsma副教授,他还是麻省理工学院石墨烯设备与系统中心(MIT-CG,一个由科学家、工程师和研究员组成的发展市场应用的协作组)的带头人。

他对石墨烯最佳属性的解释揭示了这种材料如此特殊的原因,以及 9000 多项石墨烯相关专利应用提出的原因。 石墨烯不仅仅是目前已知最薄最坚硬(其硬度是钢的 200 倍)的材料,它的透明度与柔韧性也极好,传导性是硅的 1000 倍,它是半导体的基础材料。 此外,它还具有惰性,可以减少腐蚀。

一种材料就能同时具备这么多的极佳特性,Palacios 将石墨烯视为 下一次电子革命的助力剂 。石墨烯可应用于能量收集,传感,能量存储和无线通信等方面。 MIT-CG 致力于开发从石墨烯晶体管到汽车夜视系统的透明显示器的一切产品。 此外,MIT-CG也在探索石墨烯与其它二维材料的联合应用。 Palacios 预想有一天电子显示器能够镶嵌到纸张、窗户以及衣服上。

但是,石墨烯的商业化仍面临许多巨大的挑战。 尽管碳的价位低,但目前还没有找到大规模生产石墨烯的好方法,也没找到一种不影响石墨烯属性的较为温和的加工方式。 可制造性仅仅是建立整个石墨烯生态系统所需要解决的一个方面的问题。

纳米材料现状

过去十年,其它纳米材料一直以具体且实用的方式出售。 Nanophase Technologies 公司的研发副总裁 Patrick Murray 是 12 项美国专利的发明人或共同发明人,与 Palacios 一样,他也鼓励与会者认识纳米材料的好处。 其公司取得了诸多纳米技术成就,例如把氧化锌与二氧化钛相结合而研制的防辐射配方,现今就被许多名牌化妆品制造商应用来制造防晒霜,护肤品和化妆品。 Nanophase Technologies 公司还开发了高透明高光泽涂料,目前被用来保护电子装置。

在不久的将来还会出现什么样的应用呢? Murray 见证了纳米材料各个方面的应用,从环境治理(纳米空气过滤器可以清除飞机中的病毒和气味)到体内生物事件的识别与报告(病发前疾病的检测)。 纳米材料是科幻技术转变为现实的桥梁。


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