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合作研究有"声响"——欧盟"石墨烯旗舰计划"最新进展
快乐婧鱼 2015-04-13
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OFweek仪器仪表网讯:“这是一张音乐会的平面海报,你若用手击打上面印刷的架子鼓,即会发出鼓声,如同在演奏真的架子鼓。而这是采用石墨烯油墨印刷技术制成的。”英国剑桥大学石墨烯中心主任安德烈·法拉利教授日前在意大利热那亚会议中心举办的第六届石墨烯会议上,分享欧盟“石墨烯旗舰计划”的最新成果时这样表示。

“哇喔,太神奇了!石墨烯技术真是令人脑洞大开!”台下观众听着他的讲述不断发出赞叹……

这只是欧盟“石墨烯旗舰计划”成果展示的一幕,那么该计划如何推动石墨烯技术发展?最近又有哪些颠覆性突破呢?这些问题更耐人寻味。

石墨烯与“脑计划”同受重视

石墨烯又称单层墨,仅由一层碳原子组成,2004年由英国科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫从石墨制备而成。

从长期看,集多种优异性能于一体的石墨烯,同钢铁、塑料一样重要,大有代替硅成为信息技术基础材料之势。此外,它还能在能源、交通、航空航天、柔性电子和医疗保健领域发挥重要作用,极大推动相关产业的快速发展和升级换代,有望催生千亿元的产业规模,市场前景巨大。

为了掌握这一主导未来高科技竞争的战略材料,各国政府纷纷布局石墨烯发展。2013年1月,欧盟将石墨烯和“脑计划”列入首批“未来和新兴旗舰技术项目”。该项目总投资10亿欧元,运行时间10年,主要目的是将石墨烯和相关层状材料从实验室带入社会,促进经济增长,创造就业机会,为欧洲产业界带来一场革命性变革。

2014年2月初,欧盟未来新兴技术(FET)“石墨烯旗舰计划”发布了首份招标公告和石墨烯各应用领域的科技路线图,主攻方向涉及13个重点领域,包括标准化、生物传感器与生物界面、薄膜技术、面向能源应用的催化剂、与半导体器件集成、新的层状材料和异质结构、硅光子学集成、石墨烯和相关二维晶体和杂化系统原型研究等。

做现有技术不能实现的应用

“我们现在要做的是一些新东西,即现有技术所不能够实现的一些应用,如石墨烯导电油墨、有弹性且可弯曲显示屏等。”法拉利指出。

2011年,他们研发出第一个石墨烯导电油墨,可在几乎所有的介质表面进行印刷。现在有了大规模的印刷设备,可以选择不同质地的材质印刷,而且还有了很多种类的石墨烯电子油墨。印刷效果不仅颜色鲜艳,其上还可布置电子及上千个可折叠的柔性微晶体管。

法拉利用图片展示了一个弯曲、轻薄的显示屏,并介绍说,这是FlexEnable公司与石墨烯旗舰项目研究人员一起发明的世界上第一个柔性显示屏,能够以相同能耗达到常规LCD屏的分辨率,同时增加了柔韧性,其晶体管几乎可以缠绕于任何物体。它的上面还增加了很薄的柔性指纹传感器,像素背板采用的是石墨烯材料,与电泳成像胶片结合起来就能得到一个低功率、耐用的显示器,可以适用于多种不同环境。

这些成果不过是“石墨烯旗舰计划”在“第七框架计划(FP7)”下的过渡阶段,即2013年10月1日至2016年3月31日收官之作的八大亮点之一,还有更加引入注目的成果,如将未经处理的石墨烯与神经元连接后用于生物医学领域;把传感器膜换成石墨烯膜可使传感器尺寸减小,极大提高灵敏度和寿命;开发纳米石墨烯用于无摩擦涂层;采用厨房搅拌机法大规模制备石墨烯;用石墨烯极大提高光纤数据传输量;将石墨烯用于可充电的高效电池和研发石墨烯皮划艇等。

合作研究的力量非同凡响

目前,“石墨烯旗舰计划”是欧洲最大的研究项目,合作方包括来自23个国家的142个机构。其中参与最多的是意大利和德国的机构,各自均有23个机构,其次是西班牙(18个)、英国(17个)和法国(13个)。

当初,这一计划的愿景是让欧洲范围内的科学家和工程师相互合作,在路线图的指导下,朝实现统一目标的方向努力,通过这项颠覆性技术,在多个方面改变人类社会的面貌。

如今,最新成果已显现出合作研究的不同凡响。芬兰VTT技术研究中心有限公司的亨瑞克·桑德伯格博士评价道,这些成果体现出了合作的力量。例如,“柔性电子”工作组联合材料专家、复合材料生产商及系统集成商,共同开发出柔性展示品和原型件。这些显示器将对可穿戴设备和物联网等新兴领域产生潜在影响。

4月底,欧盟“石墨烯旗舰计划”官网称,这一计划将步入“地平线2020”时代,开启为期两年的第一批核心项目阶段。其工作领域将拓展到20个,增加了能源再生、功能泡沫和涂层、生物医疗应用和晶片尺寸系统集成领域。为提高效率,紧密合作,这一计划的管理体系也将得到加强,以与项目的扩展相匹配。

不久的将来,欧盟“石墨烯旗舰计划”这一富有远见的国际合作项目,在解决石墨烯相关层状材料及其混合体系的挑战方面有望带来更多突破。让我们拭目以待吧!

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