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石墨烯可能是過去十年中最暢銷的材料,但迄今為止商業應用受到限制。石墨烯主要用作復合材料和塑料中的添加劑,以增強其熱性能或結構性能。在最近的高調案例中,華為宣布整合被動石墨烯冷卻薄膜,以改善其智能手機內部的熱量管理。雖然這是石墨烯的有用用途,但它與首次隔離材料時承諾的破壞性電子產品相去甚遠。
值得考慮的是,石墨烯的投資和專利申請都在2015年達到頂峰。將近四年后,我們可以期待其中一些產品能夠通過一些產品發布獲得回報。
超越復合材料
由克蘭菲爾德大學主辦的Graphene商業化會議上,大多數人都認為石墨烯增強復合材料是目前最大的機會。在航空航天工業中,這些輕質復合材料有可能使飛機或無人機更加節能。然而,石墨烯也被視為解決現有電動飛機鋰離子電池局限性的有希望的材料?罩锌蛙嚬镜腂enoit Gauthier說:“需要打破能量密度障礙”。在他的演講中,他還設想在長途飛行中使用石墨烯來回收水。
在同一次會議上,討論了印刷和柔性電子產品的潛在應用。遺憾的是,石墨烯缺乏標準化導致工業上的混亂,許多配方表現出低導電性。隨著柔性OLED顯示器市場的興起,石墨烯仍被視為觸摸傳感器等元件的表現不佳的材料。
在柔性電子產品的其他領域也有機會,例如電子紡織品或化學傳感器。例如,Haydale已經證明石墨烯可以代替生物傳感器中的碳電極。 Novelinks是華沙理工大學新成立的衍生產品,為研究人員設計新的電化學傳感器開發了石墨烯油墨。但是,我們可能需要一些時間才能看到印有石墨烯的商用設備。
挑戰半導體行業
我所談到的幾家英國初創公司正在研究具有最高質量石墨烯的先進電子產品。為此,他們依靠在晶圓上生長的石墨烯代替石墨烯墨水或糊狀物。
Iceni Labs是倫敦帝國理工學院的一個衍生產品,開發了一種基于石墨烯的麥克風。與目前由半導體工業制造的MEMS麥克風相比,新器件將具有更平坦的頻率響應和更小的尺寸。該公司使用非常薄的石墨烯膜,通過化學氣相沉積(CVD)工藝制造。 Iceni Labs與CVD石墨烯供應商Silson開始合資。
在劍橋,Emberion的研發團隊正準備推出第一個石墨烯圖像傳感器。
Emberion是諾基亞開發紅外和熱探測器的獨立衍生公司。 他們的技術基于一系列石墨烯晶體管,可以以最小的噪聲放大傳感器信號。 該公司使用CVD石墨烯,然后將其轉移到定制設計的CMOS電路中以制造晶體管。
他們的第一代產品將是VIS-SWIR探測器(波長為400-1800nm),其性能與傳統的InGaAs紅外傳感器相當,成本更低。 這些可用于光譜學,機器視覺和高光譜成像。 2019年6月將推出第一款以100 fps運行的線性探測器(512×1分辨率),隨后在2019年推出VGA探測器(640×512分辨率).Emberion還計劃制造用于熱成像或氣體的輻射熱測量計傳感。
另一家劍橋公司正在將一項技術商業化,這種技術應該可以更容易地將石墨烯整合到電子設備中。 Paragraf成立于2017年,目前有16名員工,最近籌集了290萬英鎊(390萬美元)的種子資金。 劍橋大學的衍生產品使用專有工藝在各種類型和尺寸的晶圓上生長均勻的石墨烯。
Paragraf將與商業合作伙伴合作開發基于石墨烯的設備。 該公司目前正在探索高精度位置傳感器和光伏領域的潛在應用。 他們與Verditek正在進行合作,以實現輕量級高效太陽能電池。
Guillaume Chansin博士是Irimitech Consulting的創始人兼首席顧問。 自2012年以來,他一直關注新興材料和設備,并在柔性電子,顯示器和傳感器等主要行業活動中發表演講。

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