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[科技前沿] 从富勒烯到石墨烯

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dasa
  • TA的每日心情
    郁闷
    2016-2-4 15:19

    • 签到天数: 7 天

    [LV.3]辟谷
    跳转到指定楼层
    楼主
    发表于 2015-12-22 20:23:37 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
    如果材料本身有意识，所有的材料一定都嫉妒石墨烯。这家伙红得发紫，是当下材料领域最耀眼的明星。
    7 Z( l; Z$ h' U. s2 [( |+ W/ f' a- w2 k& _7 c! B- o/ D. _9 N
    细想下来，我在材料科学这个领域居然混了将近20年了。96年是国家863成果10周年成果展览，想起当时的盛况，恍如昨日。- r. I. M" a$ i; J
    如果说那一年最耀眼的材料明星是谁，当之无愧的是富勒烯。: d- Q/ w& w! I8 i) A
    , O" l+ N& g4 C% O$ c- }7 J
    不知道是偶然还是必然，20年，人们对功能材料的最前沿的探索居然都集中在碳这个最常见的家伙身上。这2个家伙的境遇和经历有着惊人的相似。都是单质碳的不同表现形式；都是诺奖的成果；都是集万千宠爱与一身。不同的是，富勒烯的结构在自然界不存在，是人用高的能量制备出来的，成为碳在自然界的第三种存在形式；石墨烯的结构本来就有，只不过是将石墨的片层结构进一步分离到单层结构而已。
    ! m) o& O6 s  B3 @  k
    4 P% X$ _( Q! M% v! Z' \, V更加诡异的是，这2个东西居然都被人们寄予数不清的期望：储能，超导，光电，信息存储，从新能源到生物医药，其跨界之大简直无出其右，似乎这个东西可以解决人类所有的问题。
    ) v6 h/ `$ A6 W9 f! [. S
    4 L( ~8 l5 K* _. B% i8 A富勒烯从问世以来，研究其合成，改性和应用的论文汗牛充栋。到今天，以富勒烯为基础的应用成果在哪里？环顾四周，我们茫然不知。# e& q5 ^7 s& [2 J: I
    石墨烯的今天，与富勒烯何其相似乃尔！
    - \7 \6 n( r* ]5 @+ A* V
    6 i( P4 ^/ X  }# H( r/ o$ A: `目前最靠谱的似乎是在新型的电池中，更确切的说实在新型超级电容器中的应用研究。但是，似乎人们或有意或无意的都回避了一个问题，石墨烯的批量制造问题。这个与纳米材料的状况很接近。石墨烯的很多特别性能都是建立在其单层结构上。但是批量获得一个原子厚度的石墨单层在未来的几年我看不到希望。最终很可能走向这样的结果：像当年的纳米材料一样，我们对石墨烯的制造会渐渐沦为比较薄的石墨片状结构，至于到底是单层还是几十层或者更多，天知道！（纳米材料的批量制造技术就是如此，我们很快就将纳米材料的制造技术降低到如何将尺寸做到100纳米下，至于纳米材料最基本的要求，即对其微观结构的排列，谁去管他！）不得不承认，我们在对新兴技术的庸俗化方面的本事的确不小。
    $ I6 o0 [$ G0 f. v9 A" h0 k& F( K2 I8 e3 F8 q& B7 ^! [- o
    国内的对新技术的理解和开发，速度惊人。但是有时候一些问题不由得让人担心。0 h/ ~* p7 E/ o) b7 O
    江苏已经出现了一大批用石墨烯为名头的企业。我都不知道在石墨烯的批量制造还没有影子的情况下，他们拿什么去销售。但是，人家就是有本事每年将石墨烯销售了几千万甚至更多。据说主要用于LED的散热。用脚趾头也能想得到，他们的所谓的石墨烯其实就是石墨（这个东西本来即使片状结构，本来就可以导热和导电）。无非是利用一个噱头增加销售，获得国家经费支持。这种做法对石墨烯的未来开发到底是好是坏，目前不得而知。好处是，企业用这种方法是石墨烯在市场推广方面先混一个脸熟，真的技术突破了，大家只会惊喜大大的。也就是赚足了吆喝，造足了声势，降低了未来的市场接受难度。坏处就是怕一群混蛋搅浑了一池春水，坏了名声。以后即使真的有了好的石墨烯技术，在资本市场和产品市场也没那么吸引眼球了。那样的话，对那些辛辛苦苦从事石墨烯的开发的机构来说，绝对是灾难。
    8 h+ r: k1 A" ]8 d: A% ^4 c* }; a5 Z3 r; C) h% F3 Z* K( S
    我暗自祈祷（尽管我不知道向谁祈祷，我不信任何神），石墨烯不要走了富勒烯的老路。! k8 G: _6 i4 p9 M  S$ u9 e& E8 B

      r/ _( c& o. z1 _4 x% k7 ~' {

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    参与人数 6爱元 +30 收起 理由
    jellobean + 6
    一无所之 + 4 涨姿势
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    四处张望
  • TA的每日心情
    无聊
    昨天 17:41

    • 签到天数: 1640 天

    [LV.Master]无

    沙发
    发表于 2015-12-22 20:54:47 | 只看该作者
    几乎可以肯定，一定是老路，类似的故事在不同领域是不断发生的，比如IT。
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    勤劳工作的猪
  • TA的每日心情
    奋斗
    2025-2-10 14:12

    • 签到天数: 1741 天

    [LV.Master]无

    板凳
    发表于 2015-12-22 21:00:16 | 只看该作者
    公司群里一帮女人在说京东上有众筹石墨烯的披肩
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    dasa
  • TA的每日心情
    郁闷
    2016-2-4 15:19

    • 签到天数: 7 天

    [LV.3]辟谷
    地板
     楼主| 发表于 2015-12-22 21:33:04 | 只看该作者
    本帖最后由 dasa 于 2015-12-22 21:55 编辑
    & S+ ^0 T8 o: @3 Z
    勤劳工作的猪 发表于 2015-12-22 21:005 b3 h8 X, r( b7 g3 M
    公司群里一帮女人在说京东上有众筹石墨烯的披肩

    + t4 s% `+ t4 t' P: R% M: j0 M) b) t* F( H/ D' g
    照这个趋势，很快就会有吃了可以长生不老，百病不生，消除肿瘤的可食用绿色环保石墨烯了

    点评

    油墨: 5.0 油菜: 5.0
    给力: 5.0
    jellobean
    油墨: 5 油菜: 5 给力: 5
      发表于 2016-1-12 23:54
    老财迷
    油墨: 5
      发表于 2015-12-23 09:57
    勤劳工作的猪
    油墨: 5 油菜: 5
    世界大同就靠石墨烯了  发表于 2015-12-22 21:37
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    坚持到底
  • TA的每日心情
    擦汗
    2019-7-2 00:12

    • 签到天数: 809 天

    [LV.10]大乘
    5#
    发表于 2015-12-22 21:48:40 | 只看该作者
    原来是这么回事啊，涨姿势了。
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    ekid
  • TA的每日心情
    开心
    5 天前

    • 签到天数: 1212 天

    [LV.10]大乘
    6#
    发表于 2015-12-22 21:52:39 | 只看该作者
    dasa 发表于 2015-12-22 21:33
    7 l& A3 Z4 |6 o' P照这个趋势，很快就会有吃了可以长生不老，百病不生，消除肿瘤的可使用绿色环保石墨烯了 ...
    % }" ~% g) D  r! x7 V: |# c% K
    难道还没有啊？
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    老兵帅客
  • TA的每日心情
    开心
    2023-1-5 00:48

    • 签到天数: 2591 天

    [LV.Master]无

    7#
    发表于 2015-12-22 21:56:18 | 只看该作者
    四处张望 发表于 2015-12-22 07:54
    - j2 j+ B6 J9 e2 C几乎可以肯定，一定是老路，类似的故事在不同领域是不断发生的，比如IT。 ...
    9 z0 _% ^  z7 `
    其实也没啥，原子笔与原子弹有啥关系，当年不一样靠原子这个概念卖得极火？
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    四处张望
  • TA的每日心情
    无聊
    昨天 17:41

    • 签到天数: 1640 天

    [LV.Master]无

    8#
    发表于 2015-12-22 22:18:42 | 只看该作者
    老兵帅客 发表于 2015-12-22 21:56* @2 ]8 w3 D- T5 H; Q
    其实也没啥，原子笔与原子弹有啥关系，当年不一样靠原子这个概念卖得极火？ ...
    * N+ ^7 q% K2 e. s7 B
    原子笔这个名字是日本人发明的还是中国人发明的？英文我是只看到ball pen
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    老兵帅客
  • TA的每日心情
    开心
    2023-1-5 00:48

    • 签到天数: 2591 天

    [LV.Master]无

    9#
    发表于 2015-12-22 22:26:48 | 只看该作者
    四处张望 发表于 2015-12-22 09:18# i9 ^  h2 C$ ~/ x* O
    原子笔这个名字是日本人发明的还是中国人发明的？英文我是只看到ball pen
    / ]1 K" |, _4 o! S
    美国人，这件事纯属促销创意，结果原子笔一炮而红，销售一飞冲天。0 v6 |0 n  S( |4 p3 u
    % B2 K  F  [6 i: ~/ ?2 Z
    当时的广告，原子时代的笔，它能在水下写字！给人以极为现代、神奇的感觉，于是充分刺激了消费欲望，不成功都不可能了。2 N5 {5 x$ U$ t

    * @& V, [" o# l0 c; f+ Z: B5 g最疯狂的广告，生产商之一的雷诺租了一架美军的轰炸机，自称领航员，坐着它从甲地飞往乙地，自然是媒体追踪报道。飞机刚一落地，各地各大报纸一起打出广告，刚抵达，雷诺弹壳笔，于是这笔销量一飞冲天。/ J$ a1 v8 F% [8 S* v, _
    0 Y3 x0 x' o) R! C
    等到这个消费高潮过去了，这玩意儿也就回归到圆珠笔这个普通的角色，再也没有啥惊人业绩了。
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    冰蚁
  • TA的每日心情
    擦汗
    2019-6-16 23:34

    • 签到天数: 1277 天

    [LV.10]大乘
    10#
    发表于 2015-12-22 23:04:41 | 只看该作者
    本帖最后由 冰蚁 于 2015-12-23 00:04 编辑
    . V  T; R4 t( l. z8 f/ J1 v9 d% o( Q$ N% _4 `; F
    石墨烯的特殊性能不光要单层，最好还得是单晶。晶圆尺寸单晶单层石墨烯批量生产是可以的，三星发过文章介绍了生产细节。但是石墨烯有两个问题。第一，即使批量生产，还是太贵了。按三星介绍的工艺，用在柔性材料里，肯定干不过特种塑料。第二，单层石墨有一个大问题，直接铺在硅上面会损失电特性和良率，比如非常重要的electron mobility就完蛋了，所以无法和现有芯片制造技术有效融合。IBM 用了种变通办法把石墨烯做进了 analog chip里，做出了 GFET。实验是成功了，但是还是不会有人用的。因为更改工艺流程和石墨烯的成本不值得。IBM 目前还没有把石墨烯成功应用于 digital chip。未来5nm 节点，nano wire 会是主要方向，就没石墨烯什么事情了。目前看，电池大概是石墨烯最大的应用了。

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    涨姿势: 5.0
    loy_20002000
    涨姿势: 5
      发表于 2016-9-25 14:33
    库布其
    这个比喻很赞！各块单晶碰接的地段，必然是不规则的，虽然只是2维边界。 谢谢你，我想我明白你的意思了。  发表于 2016-1-12 15:22
    冰蚁
    打比方，扯一块条纹布，剪碎块，随便乱拼。怎么拼都是一层。但每块方向如果不同的话就是poly的形式。  发表于 2016-1-12 09:24
    库布其
    请问下，单层了，难倒还可以不是单晶吗？  发表于 2016-1-12 09:16
    老财迷
    涨姿势: 5
      发表于 2015-12-23 09:59

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    dasa
  • TA的每日心情
    郁闷
    2016-2-4 15:19

    • 签到天数: 7 天

    [LV.3]辟谷
    11#
     楼主| 发表于 2015-12-22 23:16:37 | 只看该作者
    冰蚁 发表于 2015-12-22 23:04, V2 l/ x8 F7 s6 _1 _  z  f+ Y
    晶圆尺寸单晶单层石墨烯批量生产是可以的，三星发过文章介绍了生产细节。但是石墨烯有两个问题。第一，还是 ...

    6 B8 f( z: p3 ]恕我无知，单晶和石墨烯有什么关系，更别说晶圆尺寸了。我是彻底糊涂了。难道要把石墨烯张成晶体？那不就是石墨了吗！
    : b0 e$ A! ]1 N# ]也可能你说的是大尺寸的二维石墨，这个说是单晶勉强说得通。但是这个技术的前提是不分离石墨烯，就是说，在哪个衬底上长，就在哪个衬底上用。这个其实是气相沉积或者分子束外延。
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    冰蚁
  • TA的每日心情
    擦汗
    2019-6-16 23:34

    • 签到天数: 1277 天

    [LV.10]大乘
    12#
    发表于 2015-12-22 23:24:32 | 只看该作者
    dasa 发表于 2015-12-22 10:16
    1 J9 |% b. b! _) O, ^8 t5 K恕我无知，单晶和石墨烯有什么关系，更别说晶圆尺寸了。我是彻底糊涂了。难道要把石墨烯张成晶体？那不就 ...

    / g* v4 ^9 a2 H5 b" j三星的技术就是要脱离衬底的。不然有什么意义。
    : i6 C! D. s  ?! Q% u* V
    % }9 G( w, x& T" ~; J& K, c% Z晶体的意思就是有晶格结构。wafer scale 单晶单层就是整个晶圆上的石墨是单层的，且是只有一个晶格方向结构。大尺寸生产上很容易出现多晶结构。你去查查文献就知道了。别说石墨了，光硅在芯片里就有三种形式，amorphous-Si, poly-Si, single crystal-Si.
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    dasa
  • TA的每日心情
    郁闷
    2016-2-4 15:19

    • 签到天数: 7 天

    [LV.3]辟谷
    13#
     楼主| 发表于 2015-12-22 23:57:51 | 只看该作者
    冰蚁 发表于 2015-12-22 23:24
    % B" x9 p# E7 S* M三星的技术就是要脱离衬底的。不然有什么意义。
    3 S* N! T. d- Y6 n# h6 g
    ( Q4 B* y4 v4 y$ c晶体的意思就是有晶格结构。wafer scale 单晶单层就是整 ...

    ( W( [1 c+ V& @3 |6 X2 V: n讲个故事给你听。9 Z* a2 r! [5 J6 H5 U0 ~; G
    某日，实验室滴定管坏了，助理到外面去买。' F0 ~0 [5 K1 T4 t% P5 M
    回来后，助理对我说，人家老板说了，滴定管分2种，一种是滴酸的，一种是滴碱的。千万不要用错。说着，还拿出来一一给我说明。说着话，她忽然发现我不怀好意的笑兮兮的看着她，其他实验员也笑兮兮的看着她。助理意识到有什么不对了，她停下来疑惑地问，你们笑什么？
    # ?0 ^( a+ Q9 ]" w+ o$ P
    8 V$ `, f0 b: s' ~我收敛笑容，说，你对一个化学博士解释滴定管这种小儿科的东西，不觉得很可笑吗

    点评

    涨姿势: 5.0
    loy_20002000
    涨姿势: 5
      发表于 2016-9-25 14:34
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    冰蚁
  • TA的每日心情
    擦汗
    2019-6-16 23:34

    • 签到天数: 1277 天

    [LV.10]大乘
    14#
    发表于 2015-12-23 00:02:10 | 只看该作者
    dasa 发表于 2015-12-22 10:57
    2 i8 t- U1 G7 c; r" g* D讲个故事给你听。: t, r& @* J7 K* i
    某日，实验室滴定管坏了，助理到外面去买。
    % ]# N: p5 x6 I回来后，助理对我说，人家老板说了，滴定管 ...
    6 E; g  X8 \! {$ R0 ]
    化学博士不去查文献，不紧跟业界动态，这个博士读得也没什么意思了吧。嘿嘿。
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    dasa
  • TA的每日心情
    郁闷
    2016-2-4 15:19

    • 签到天数: 7 天

    [LV.3]辟谷
    15#
     楼主| 发表于 2015-12-23 00:19:55 | 只看该作者
    冰蚁 发表于 2015-12-23 00:02
    & R$ m, q8 R! c! i6 N* G化学博士不去查文献，不紧跟业界动态，这个博士读得也没什么意思了吧。嘿嘿。 ...
    ) V1 w, e8 Y% y6 H7 ^
    不说了。再说就骂人了。
    * D3 E2 I8 v" T- U8 H9 @保持良好状态交流，呵呵
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    冰蚁
  • TA的每日心情
    擦汗
    2019-6-16 23:34

    • 签到天数: 1277 天

    [LV.10]大乘
    16#
    发表于 2015-12-23 00:37:59 | 只看该作者
    dasa 发表于 2015-12-22 11:19. [' V  w& C- v$ c+ }3 s1 G9 ]
    不说了。再说就骂人了。
    0 x5 P" E6 j4 o3 m+ u# I' v  D保持良好状态交流，呵呵
    2 |2 N4 S: Q' Z1 ^4 C( z
    呵呵，讨论事情比较好。少说故事。
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    dasa
  • TA的每日心情
    郁闷
    2016-2-4 15:19

    • 签到天数: 7 天

    [LV.3]辟谷
    17#
     楼主| 发表于 2015-12-23 00:59:11 | 只看该作者
    冰蚁 发表于 2015-12-23 00:37: r* u4 E8 c! r: m3 M( F
    呵呵，讨论事情比较好。少说故事。
    * n' Q* j7 \' C$ q4 U
    批评的是。我的确不该用故事说事，绕弯子说人。# }4 }" s/ ]# v4 y
    这个是毛病，我尽量改。5 @' ]8 ^5 Z: z& e

    % i$ d0 ^7 t7 `- F9 F- u9 T9 v可能象我这类自以为是的家伙都有这个毛病

    点评

    山远空寒
    多发红包，啥毛病都无所谓。  发表于 2016-1-16 04:20
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    云潇Rg
  • TA的每日心情
    奋斗
    2017-3-9 12:53

    • 签到天数: 179 天

    [LV.7]分神
    18#
    发表于 2016-1-12 04:09:58 来自手机 | 只看该作者
    涨知识了
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    仁

    该用户从未签到
    19#
    发表于 2016-1-12 04:50:29 | 只看该作者
    本帖最后由 仁 于 2016-1-12 05:52 编辑
    . K( j' t; d  p' d% n
    dasa 发表于 2015-12-23 00:59+ s  ]3 G, E. n5 ^0 Q4 m
    批评的是。我的确不该用故事说事，绕弯子说人。: t: x$ ~3 K: w, v
    这个是毛病，我尽量改。
    * [- H& D$ Y  g
    8 u# s: O+ q$ X$ b( A" [0 ~$ F
    爱坛有两种人：一种是某领域的专家，一种是所有领域的装家！
    , ~+ d7 {! y, k+ ~  n8 L
      C' _* b. Y  J& C, {; C

    点评

    史老柒
    冰蚁老师刚刚在雾霾的问题点草我了。  发表于 2016-1-15 21:53
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    一无所之
  • TA的每日心情
    衰
    2017-10-11 12:03

    • 签到天数: 5 天

    [LV.2]筑基
    20#
    发表于 2016-1-12 08:50:55 | 只看该作者
    这个帖子不错
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