4、应用前景
4.2 触摸面板
2012年，常州二维碳素科技有限公司成功研制全球首款手机用石墨烯电 容触摸屏。2013年，该公司年产3万平方米的石墨烯透明导电薄膜生产线正 式投产，这是目前公开报道的全球最大规模的生产线。
4、应用前景
4.2 触摸面板
2013年1月24日，中科院重庆研究院正式公开宣布，该院已经在铜箔衬底上生长 出15英寸的均匀单层石墨烯,并成功将其完整地转移到柔性PET衬底上和其他基底表面, 并且通过进一步应用,还制备出了7英寸的石墨烯触摸屏。
石墨烯的导热率是石墨的3倍，所以石墨烯制成的散热膜散热性能会大大优于石墨 片。
4、应用前景
4.3 散热薄膜
2013年4月2日，贵州新碳高科有限责任公司宣布研制成功出中国首个纯石墨烯粉末 产品——柔性石墨烯散热薄膜。
石墨烯散热薄膜外观与锡箔纸相似，柔韧能任意折叠，可用剪刀剪成任意形状。 “薄膜厚度控制在25微米左右，相当于普通A4纸的三分之一厚”，用约360℃高的热源 去靠近它时，石墨烯散热膜的表面温度可均匀保持在127℃左右。
3、制备方法
工艺课题
高品质
如何在所要求的基板或位置 制作出不含缺陷及杂质的
高品质的任意层数的石墨烯
进一步改进CVD法或开
大面积 发新的制备工艺制备所
要求基板的大面积石墨烯
石墨烯产品最终能否抢占硅
量产化 材料产品地位，取决于其
能否实现工业化标准化生产
4、应用前景
许多研究机构及厂商已开始以具备多项穿透特性的单层石墨烯为研究 对象，研发新一代器件的实用化，其应用领域从原子尺寸扩大到宇宙。
4.5 光电探测器
石墨烯在光电子学和光电探测应用领域极有潜力。
优点：
➢光谱带宽广 ➢响应迅速
缺点：
➢光吸收能力弱 ➢缺乏产生多倍载荷子的增益机制
石墨烯极高的导电性着实令科学家着迷，也因此激发了科学家利用石墨烯来设
计超高速光电探测器。传统的硅基光电探测器不能折叠，也不便宜，而且不够灵敏。 多年来，一种便宜、可折叠的光电探测器一直是科学家们的梦想。单层石墨烯似乎可 以胜任。然而单层石墨烯吸收光子的能力比硅还差，仅有2.3%的光子被吸收。我们所 需要的是一种迫使更多光被吸收的方法。
时间 2008年12月 2010年09月 2010年12月 2010年12月
单位 IBM UCLA SAIT IBM
栅长 150nm 144nm 180nm 240nm
截止频率 26GHz 300GHz 202GHz 230GHz
4、应用前景
4.1 晶体管
4.1.2 打开带隙的方法：
① 2010年12月，IBM在举行的国际会议IEDM 2010上首次透露了采用双层石墨烯 在室温下实现3.2×104这一最大开关比的可能性。 ② 2012年6月，三星先进技术研究院（SAIT）声明开发出一种器件，通过调节栅 极电压控制石墨烯-硅肖特基势垒实现105的开关速度。 ③ 2012年12月11日，日本产业技术综合研究所和物质材料研究机构宣布开发出 了4端子石墨烯晶体管，电流开关比达到2.54×104。 ④2013年5月，麻省理工学院的研究人员们将六方氮化硼和单层石墨烯结合在一 起，最终得到的混合材料既有石墨烯的导电特性，还终于具备了建造晶体管所 必需的能隙。 ⑤ 2013年6月，英国曼彻斯特大学Irina Grigorieva博士于发表的一份报告中显示， 在石墨烯中创建基本磁矩，然后可以切换和关闭它们。
3、制备方法
3.2 化学气相沉积法
另外，制造大面积石墨烯膜也已成为可能。采用的方法是化学气相沉积法。这 是在真空容器中将甲烷等碳源加热至1000℃左右使其分解，然后在Ni及Cu等金属箔 上形成石墨烯膜的技术。2010 年6 月韩国成均馆大学与三星电子等宣布，开发出了 可制备30 英寸单层石墨烯膜的制造工艺以及采用这种石墨烯膜的触摸面板，这一 消息让石墨烯研究人员及技术人员感到十分吃惊。不过，在1000℃高温下采用的工 艺只能以分批处理的方式推进，这是该制造工艺的瓶颈。而且这种工艺还存在反复 转印的过程中容易混入缺陷及杂质的问题。
4、应用前景
4.4 超级电容器
石墨烯以其优异的物理化学性质迅速引起了超级电容器研究人员的强烈兴趣。
➢良好的导电性 ➢高比表面积 ➢优异的柔韧性 ➢良好的机械性能
美国加州大学洛杉矶分校和日本物质材料研究机构各自开发出了使用石墨烯作为电 极、能量密度与充电电池相当的电容器。两者在制造石墨烯时都开发了独自的方法，有 利用制造消费类产品的技心副主任史浩飞表示，石墨烯的应用将给我们的手机、平板电脑带来 很大的变化，如果手机、平板电脑上的其他部件和材料也得到相应改进,也许未来 5~10年,手机、电脑的显示屏就可以真正实现可折叠。
4、应用前景
4.3 散热薄膜
智能手机所采用的CPU速度不断增大，内存容量扩大，操作系统性能提高，超薄的 机身，对散热的要求逐渐增大。为了能够让手机热量更快散出去，不少手机厂商都会给 手机贴上石墨散热片。目前国内市场上销售的智能手机越来越多的采用石墨片作为导热 材料，例如苹果、三星、HTC、小米、魅族等等。
石墨烯的载流子迁移率非常高，但是载流子密度却较低。虽然这样会比较容易穿过 更大波长范围的光，但是也会导致导电性下降。
4、应用前景
4.2 触摸面板
2013年1月30日，东芝在国际纳米技术展会“nano tech 2013”上展出了利用涂覆工 艺将石墨烯和银纳米线成膜制成的透明导电膜。
东芝利用银纳米线的高导电性和石墨烯的出色阻隔性能，制作出了此次的透明导电 膜，同时实现透明导电膜的高性能和高耐久性。
4、应用前景
4.1 晶体管
（1）我们可以利用石墨烯的高载流子迁移率及高迁移速度制作THz频率 的高速动作型RF电路用晶体管，理论上估计其工作频率可达到10THz。
（2）我们正在寻找打开石墨烯带隙的方法，从而可以用石墨烯制作逻辑 电路。
4、应用前景
4.1 晶体管
4.1.1 高速晶体管
世界上许多公司及大学都致力于石墨烯高速晶体管的开发，其原因之一在于 如果开发出以THz频率工作的晶体管，就能够使迄今在技术方面有很大不同的电子 和光子，也就是电和光的控制技术实现无缝连接。
1、简介
“二维结构”从想象到现实
石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化连接形成的单原子层二维晶体，其 厚度为0.335nm，碳原子规整的排列于蜂窝状点阵结构单元之中。电子显 微镜下观测的石墨烯片，其碳原子间距仅0.142纳米。
1、简介
石墨烯可看作是其他维数碳质材料的基本构建模块，它可以被包成 零维的富勒烯，卷成一维的碳纳米管或堆叠成三维的石墨。
化学气相 SiC热分
沉积法
解法
氧化石墨 烯还原法
3、制备方法
3.1 机械剥离法
机械剥离法，是一种反复在石墨上粘贴并揭下粘合胶带来制备石墨烯的方法， 缺点是很难控制所获得的石墨烯片的大小及层数。而且只能勉强获得数mm见方的 石墨烯片。其优点是，可以获得采用其他方法时无法实现的极高品质石墨烯片。还 有人指出，“正是因为机械剥离法的出现才使石墨烯的分离研究在短时间内取得了 进展”。
2、特性
“最强性能”有许 多
最薄最轻
载流子迁移率最高
电阻率最低
强度最大最坚硬
导热率最高
厚0.335nm，比表面积为2630m2/g 室温下为20万cm2/Vs（硅的100倍）
约为10-6Ω•cm（比铜和银更低） 破坏强度：42N/m（结构钢的200倍）
3000~5000W/mK（硅的50倍）
2、特性
4、应用前景
4.4 超级电容器
美国加州大学洛杉矶分校的研究人员利用一台普通的家用DVD光雕刻录机，在不到 30分钟的时间内在一张光盘上生产出100多个石墨烯微型超级电容器。该电容器不仅具 有小巧的外形，更重要的是可以在极短的时间内完成充电，其充放电的速度比标准电池 快数百倍甚至上千倍。
4、应用前景
虽然石墨烯透明导电薄膜的研究还在初期阶段，但是石墨烯在许多方面比ITO 具有更多潜在的优势，例如质量、坚固性、柔韧性、化学稳定性、红外透光性和 价格等。因此采用石墨烯制备透明导电薄膜是很有前景的一项工作。
4、应用前景
4.2 触摸面板
一般来说，高透明性与高导电性是互为相反的性质。从这一点来看，ITO 正好处在透 明性与导电性微妙的此消彼长关系的边缘线上。这也是超越ITO 的替代材料迟迟没有出现 的原因。
2.1 电学特性
单层石墨烯的价带与导带相交于布里渊 区的六个顶点，这些顶点就是狄拉克点。由 此，我们发现石墨烯是一种特殊能带结构的 零带隙半导体材料。
➢低电阻率 ➢高迁移率 ➢高迁移速度 ➢半整数量子霍尔效应
石墨烯三维能带结构图
2、特性
2.2 力学特性
2008年，美国哥伦比亚大学两名华裔科学 家韦小丁和李昌钴研究发现，石墨烯是至今测 量过的强度最大的材料，比结构刚的强度要高 200倍。
3、制备方法
3.4 氧化石墨烯还原法
第4 种制作工艺是三菱气体化学2000 年开发的氧化石墨烯法。这种方法首先使 石墨粉氧化，然后放入溶液内溶化，在基板上涂上薄薄的一层后再使其还原。目前， 这种方法用于制作大面积透明导电膜以及采用涂布工艺制作的TFT。尽管该工艺的 温度较低而且方法简单，但由于采用折叠多个数十nm 见方断片的构造，而且不能 完全还原，因此存在的课题是很难确保充分的导电性及透明性。
2013年，该研究团队发现即使是存在缺陷 的石墨烯仍然是目前已知的强度最高的材料。 完全由缝合晶界组成的石墨烯薄膜能保持超高 强度，这是石墨烯在柔性电子和加强件等领域 大量应用的关键。
2、特性
2.3 热学特性
(1)石墨烯的导热率高达5300W·m-1·K-1，是铜的2倍和硅的50倍； (2)单层石墨烯的导热率与片层宽带、缺陷密度和边缘粗糙度密切相关； (3) 石墨稀片层沿平面方向导热具有各向异性的特点； (4) 在室温以上，导热率随着温度的增加而逐渐减小。