日前，中國國家主席習(xí)近平在訪問英國時參觀了曼徹斯特大學(xué)國家石墨烯研究院。一時間，石墨烯又成了各界關(guān)注的焦點。當(dāng)然，在產(chǎn)業(yè)層面來看，這并不是習(xí)近平 第一次關(guān)注石墨烯。早在2014年年底，習(xí)近平在南京考察江蘇省產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院時，就曾詳細了解石墨烯的產(chǎn)品性能、市場應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)前景。

那么，到底什么是石墨烯呢？事實上，石墨烯是一種只有一個碳原子厚的二維材料，其碳原子排列與石墨的單原子層相同。這種材料由英國曼切斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫在2004年從石墨中成功分離。

（石墨烯渲染圖，圖片來源：新浪科技）

由于石墨烯在散熱、導(dǎo)電、透光等方面性能優(yōu)良，并且韌性好、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，所以自發(fā)現(xiàn)以來得到了快速發(fā)展，其產(chǎn)業(yè)形態(tài)基本形成。有分析認為，到2020年全球石墨烯產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值有望達到2.78億美元，這顯示其市場前景十分廣闊。

各國政府和產(chǎn)業(yè)巨頭紛紛布局

近年來，與石墨烯相關(guān)的研究和產(chǎn)業(yè)化正在持續(xù)升溫。

歐盟委員會在2013年將石墨烯列為“未來新興技術(shù)旗艦項目”之一，該項目的研究范圍十分廣泛，其中石墨烯的制備是核心；韓國政府則投入研發(fā)費用14億美 元，把石墨烯材料及產(chǎn)品定為未來革新產(chǎn)業(yè)之一；從2006年開始，美國國家自然科學(xué)基金資助的石墨烯相關(guān)項目達到兩百多項；而日本學(xué)術(shù)振興機構(gòu)也從 2007年起開始對石墨烯相關(guān)材料、器件技術(shù)進行資助。

在新興材料和未來技術(shù)的開發(fā)上，中國自然也不愿落后，國內(nèi)以北京大學(xué)、清華大學(xué)、浙江大學(xué)、中國科學(xué)院等為代表的高校和科研單位也對石墨烯開展了大量的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研發(fā)，并獲得了不錯的成果。

（石墨烯粉，圖片來源：新浪科技）

在各國政府紛紛重視和關(guān)注石墨烯的同時，企業(yè)也積極投入到石墨烯的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化競爭中。英特爾、IBM、三星、蘋果、索尼等國際知名廠商都在積極介入石墨 烯的研究和開發(fā)，有些甚至取得了不錯的成績。而國內(nèi)企業(yè)華為也在快速布局石墨烯產(chǎn)業(yè)，在國家主席習(xí)近平訪問英國期間，華為宣布將在曼徹斯特大學(xué)投資數(shù)百萬 英鎊共同探索石墨烯的商業(yè)應(yīng)用。

從目前來看，石墨烯作為一個新興行業(yè)，世界各國的起步時間基本相同，因此大家都在同一起跑線競爭。但由于在高端實驗設(shè)備、精密儀器等環(huán)節(jié)較為薄弱，所以中國在石墨烯高端應(yīng)用領(lǐng)域的研究和開發(fā)還需加快腳步。

石墨烯在半導(dǎo)體領(lǐng)域的應(yīng)用

作為新興材料，石墨烯能廣泛應(yīng)用于燃料電池、材料改性、防銹防滑、海水淡化、軍事工業(yè)等多個領(lǐng)域，這已經(jīng)是業(yè)界共識。事實上，由于在已知材料中電阻率最 小、導(dǎo)熱系數(shù)最高，所以石墨烯被認為是最理想的電極和半導(dǎo)體材料，其最佳、最具潛力的應(yīng)用是成為“硅”的替代品，用來制造超微型晶體管，生產(chǎn)未來的超級計 算機。

眾所周知，過去幾十年，硅幾乎是制造芯片的唯一選擇，以硅為材料的各類型芯片在制程工藝上快要達到了物理極限（7納米），這極大的限制了各類計算芯片處理 性能的提升。然而，科技永遠是在進步的，石墨烯的問世或許能有效的解決硅基材料的物理極限問題。那么，石墨烯在電極和半導(dǎo)體領(lǐng)域究竟能做哪些事情呢？

1、光電半導(dǎo)體產(chǎn)品。以其非常好的透光性、導(dǎo)電性和可彎曲性，在觸摸屏、可穿戴設(shè)備、OLED等領(lǐng)域中發(fā)揮作用。這也是目前公認最可能首先實現(xiàn)商業(yè)化的領(lǐng)域。

2、制造傳感器。石墨烯因其獨特的二維結(jié)構(gòu)，且具有體積小、表面積大、靈敏度高、響應(yīng)時間短等特點，能提升傳感器的各項性能。隨著物聯(lián)網(wǎng)和和可穿戴技術(shù)的不斷發(fā)展，未來對傳感器的需求將會越來越高，相信石墨烯能夠扮演不錯的角色。

3、微電子器件。由于物理極限的限制，石墨烯在未來的晶圓、計算芯片以及各類型的微電子器件中都能擔(dān)當(dāng)大任，并發(fā)揮其獨特的性能。

目前，不少研究機構(gòu)和企業(yè)已經(jīng)開始將石墨烯技術(shù)應(yīng)用到半導(dǎo)體領(lǐng)域了。諸如，新加坡南洋理工大學(xué)開發(fā)的敏感度是普通傳感器1000倍的石墨烯光傳感器；美國 哥倫比亞大學(xué)研發(fā)出的石墨烯-硅光電混合芯片；IBM研究人員開發(fā)出的石墨烯場效應(yīng)晶體管等等，都為石墨烯在半導(dǎo)體領(lǐng)域的應(yīng)用指明了方向。