2024-04-14 20:30 来源:得道网
二十年前,科学家们宣布他们创造了一种新的神奇材料,它将改变我们的生活。他们称之为石墨烯。
它由单层碳原子组成,呈六角形排列,是有史以来最坚固的材料之一,而且,它是比铜更好的导电和导热体。
革命性技术的前景似乎是无穷无尽的,新一代超高速处理器和计算机被预言会出现。报道称,它可以使电池充电速度提高五倍,并使混凝土的强度提高35%。
它甚至被提出作为坑洼的解决方案;据称,只要将其与传统的表面材料混合,现代驾驶的诅咒就会被根除。
发现石墨烯的曼彻斯特大学科学家安德烈·海姆(Andre Geim)和康斯坦丁·诺沃谢洛夫(Konstantin Novoselov)在2010年获得了诺贝尔物理学奖,并在该大学成立了国家石墨烯研究所。
但对这种神奇材料的炒作已经明显减弱。石墨烯尚未引发电子学革命;坑洼仍然伴随着我们。
那么石墨烯革命发生了什么呢?为什么它没有改变我们的世界?伦敦玛丽女王大学(Queen Mary University of London)材料科学教授科林·汉弗莱斯爵士(Sir Colin Humphreys)给出了一个直截了当的答案:“石墨烯仍然是一种非常有前途的材料。这个问题一直在扩大其产量。这就是为什么它没有产生预期的影响。”
汉弗莱斯解释说,石墨烯最初是以一种相当不寻常的方式制成的。海姆和诺沃塞洛夫把胶带粘在石墨块上,剥去石墨层,直到得到一个原子厚度的石墨层。
“但它将只是一小片,几毫米宽,”他补充说。“你不能用这样的废料制造电子设备。对于功能正常的设备,你必须有至少6英寸的材料晶圆。因此,IBM、三星和英特尔花了数十亿美元试图扩大石墨烯的生产规模,以生产有用的形式和数量,但收效甚微。”
结果,石墨烯革命被搁置了,尽管最近有令人鼓舞的迹象表明,这项技术可能很快就会恢复其最初的承诺。
汉弗莱斯认为,由于石墨烯设备制造方面的突破,市场很快就会重新焕发活力。汉弗莱斯和他的同事们在这方面取得了一项关键进展,他们意识到用于制造氮化镓电子元件的技术可以用于大规模制造石墨烯。
汉弗莱斯说:“我们用这种方法制造的第一批石墨烯制造了一种可以探测磁场的传感器。”汉弗莱斯和他的团队后来成立了一家衍生公司Paragraf。
该公司位于剑桥郡的萨默舍姆村,现已成为世界上首批大规模生产石墨烯设备的公司之一。两个形状像披萨烤箱的反应堆现在每天生产的石墨烯足以制造15万个设备。
Paragraf将这些材料用于两方面:第一,制造测量磁场的传感器。这些可以用来检测电动自行车和电动滑板车的故障电池,防止火灾。
第二种传感器可以区分细菌和病毒感染,显示抗生素是否是一种合适的治疗方法。汉弗莱斯说:“我们还相信,我们可以用生物传感器在几分钟内检测出某人是否患有败血症。”
他补充说,石墨烯器件可能比现有器件消耗更少的能量这一事实也很重要。
“硅时代即将结束。我们已经达到了在单个芯片上塞满晶体管数量的极限,而它们消耗的能量每三年翻一番。
“这意味着,如果什么都不发生,我们继续这样做,硅设备将消耗世界上所有的电力,这对我们的净零目标是一个巨大的威胁。
“石墨烯技术可能比我们最初希望的要晚,但它有可能解决这些问题,并对现代生活产生真正的影响。”
“我们的孩子将在家里享受便宜到无法计量的电能”——刘易斯·施特劳斯,1954年时任美国原子能委员会主席。
“这是交通的未来”——1985年辛克莱C5电动滑板车/汽车的宣传材料。第一年预计销量为10万辆,但只售出了5000辆。这个项目被放弃了。
医学进步“是时候结束传染病的研究,宣布我们战胜了瘟疫了”——这句话出自1965年至1969年担任美国卫生局局长的威廉·H·斯图尔特博士。