锑化物在半导体中应用
2019-01-30 10:26:34
锑化物半导体（ABCS）主要是指以Ga、In、Al等Ⅲ族元素与Sb、As等Ⅴ族元素化合形成的二元、三元和四元化合物半导体材料，如GaSb、 InSb、AlGaSb、InAsSb、AlGaAsSb、InGaAsSb等，他们的晶格常数一般都在0.61nm左右，在国际上与INAS基材料一起 被习惯性称之为“0.61nmⅢ—Ⅴ族材料”。锑化物半导体材料以窄带隙为基本特征，在于GaSb、InAs和InP等常用衬底材料的晶格几乎相匹配或应变匹配的条件下，其禁带宽度可在较宽的范围内调节，相对应得波长可覆盖从近红外0.78um（AlSb）到远红外12um（InAsSb）光谱区域。有它 们之间形成的异质结还能具有十分丰富的Ⅰ型、Ⅱ类错位排列型和Ⅱ类破隙型三种不同对准类型的异质结能带结构。ABCS系材料独特的能带结构、优异的物理性 能为开展材料的能带剪切和结构设计提供了很大的自由度和灵活性，对研究和制造各种新型的高性能微电子、光电子器件和集成电路创造了广阔的发展空间，在相阵控雷达、卫星通信、超高速超低功耗集成电路、便携式移动装置、气体环境监测、化学物品探测、生物医学诊断、药物分析等领域中都有十分重要的应用前景。
ABCS材料的应用：
对锑化物半导体材料的早期关注来自于它在中远红外（光子）探测器上的应用前景，但最早进入市场并获得大规模产业化生产的却是高灵敏度的InSb磁阻 HALL传感器，广泛应用于小型无刷直流电机、汽车电子和消费电子产品等领域。InSb基红外探测器阵列也已在地面红外应用和空间仪器领域中占据了市场主 导地位。除了这些较成熟的产品应用以外，近年来锑化物材料在第三代红外探测器焦平面阵列、中远红外量子级联激光器、量子点激光器、超高速低功耗低噪声放大器、热光伏电池组件等方面都取得了巨大进展。下面将介绍其中一些ABCS应用的最新结果和发展趋势。
一、微电子器件和集成电路
微波毫米波雷达和高频数字通讯用HEMT和HBT器件及电路迄今已经历了以GaAs基材料为基础的第一代和以InP基材料为基础的第二代，目前正在 向以锑化物材料为基础，具有超高速、更低功耗和噪声因子的第三代HEMT和HBT器件及电路发展。2001年美国DARPA推出了ABCS研究计划后，美 国ROCKWELL科技公司（RSC）在DARPA支持下利用其成熟的GaAs pHEMT工艺平台，从2003年起先后研制出了基于InAsAlSb mHEMT的KA波段（34—36GHz）、W波段（92—102GHz）和X波段（8—12 GHz）低噪声放大器微波单片集成电路（mmic）、相阵控雷达用发射接受（TR）集成模块。当前美国DARPA已将ABCS集成电路作为核心关键技术积极加速发展，近期目标是研制出集成度在5000个晶体管以上、工作电压在0.5V左右的使用化ABCS集成电路产品。
二、红外探测器
第一代红外探测器的开发始于20世纪40年代末，采用PbSe和PbTe等铅盐制造的探测单元组成一维线性阵列来探测3—5um的中红外波段（HWIR）。第二代红外探测器材料主要采用InSb和HGCDTE(MCT),分别用于中红外波段和8—12um的远红外波段（LWIR）大气红外窗 口，器件具有一维和二维的焦平面阵列结构，是目前获得广泛应用的较成熟产品。近年来世界各国正在加紧研发的第三代红外探测器是以多波段红外探测、高分辨率（高像素和高帧速）、高使用温度、高空间均匀性、高温定型和低成本为主要特征。由于MCT材料难于实现大面积的均匀性和稳定性，人们普遍将ABCS超晶格 结构材料作为开发第三代红外探测器的首选材料，原则上，通过调节ABCS超晶格结构材料的层厚和组分可以剪裁其带隙来覆盖整个红外探测的光谱区域。
三、红外激光器
固体红外激光器在气体环境监测、化学物品探测、生物医学诊断、卫星遥感技术等领域中都有十分重要的应用。如AlGaAsSbInGaAsSb多量 子阱激光器、AlSbInAsInGaSb Ⅱ类量子级联激光器、“W”型中红外激光器、InGaSb量子点激光器等。
四、光电伏电池
热光伏电池（TPV）与太阳电池类似是直接将热辐射（红外电磁波）转变成电能的装置。当前TPV的发展趋势是开发适用于1500C下中低温辐射源的 高效率、低成本、0.6EV以下窄禁带宽度的热光伏材料和组件。锑化物材料是举世公认的TPV首选材料，研究报道最多的是用LPE、MOCVD、MBE等 各种方法在GaSb衬底上制备的InGaAsSb pn结电池。在InAs衬底外延生长InAsSbP制备的TPV电池，其光谱响应的截止波长可达2.5—3.4um，是很有发展潜力的研究方向。
在不远的将来新型的高性能锑化物期间和集成电路将在红外成像技术、大气环境监测、生物医学诊断、多功能数字雷达系统、移动通信、热光伏发电系统等众多高新技术领域中获得广泛的重要应用。
为何石墨软石墨烯“硬”
2019-01-04 15:47:49
导读
为什么石墨那么软，而石墨烯又表现得那么“硬”呢?浙江大学信息电子工程学院副教授林时胜介绍说，其实这里涉及两个不同的概念，一个是强度，这是力学概念，一个是硬度，属于物理概念。
石墨烯的“硬”，是指强度高，衡量强度的指标是杨氏模量，根据杨氏模量的高低可以把物质分为硬物质和软物质。石墨烯的模量非常高，可达1T帕(压强单位)，是材料里最高的，所以石墨烯是硬物质，可以说是很硬。相应的像橡胶这些，模量只有几千帕，就是软物质，很软。材料力学上有刚度、强度、韧度、硬度等不同物理概念，这与我们通常讲的硬与软有区别。从通俗意义上说，石墨烯的“硬”指的是石墨烯的强度很好，就是它抗断裂的能力很强，这也和它的韧性很好有关系，因为容易延展而不断裂。模量就是代表了材料能被拉伸的容易程度。
再说石墨的软，这是物理概念，指的是硬度。硬度的衡量，是用一种材料去破坏另一种材料，被破坏的硬度就小。石墨的片层之间是范德华力，非常弱，只要用固体去划它，都能把它的片层错开，所以石墨很容易被破坏，就是说石墨很软。
为何石墨软，石墨烯“硬”？
2019-01-03 09:37:04
为什么石墨那么软，而石墨烯又表现得那么“硬”呢?浙江大学信息电子工程学院副教授林时胜介绍说，其实这里涉及两个不同的概念，一个是强度，这是力学概念，一个是硬度，属于物理概念。
石墨烯的“硬”，是指强度高，衡量强度的指标是杨氏模量，根据杨氏模量的高低可以把物质分为硬物质和软物质。石墨烯的模量非常高，可达1T帕(压强单位)，是材料里最高的，所以石墨烯是硬物质，可以说是很硬。相应的像橡胶这些，模量只有几千帕，就是软物质，很软。
材料力学上有刚度、强度、韧度、硬度等不同物理概念，这与我们通常讲的硬与软有区别。从通俗意义上说，石墨烯的“硬”指的是石墨烯的强度很好，就是它抗断裂的能力很强，这也和它的韧性很好有关系，因为容易延展而不断裂。模量就是代表了材料能被拉伸的容易程度。
再说石墨的软，这是物理概念，指的是硬度。硬度的衡量，是用一种材料去破坏另一种材料，被破坏的硬度就小。石墨的片层之间是范德华力，非常弱，只要用固体去划它，都能把它的片层错开，所以石墨很容易被破坏，就是说石墨很软。
漫画简介石墨烯！
2019-03-08 09:05:26
石墨烯被称为“黑金”，又被称为“新材料之王”，是现在发现的最薄、强度最大、导电导热功能最强的一种新式纳米材料，极有或许掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革新。
石墨烯的制备上，多晶薄膜有望未来1-2年内完成产业化使用，单晶石墨烯工业组成办法仍未找到，因而间隔产业化还很悠远。低成本的使用氧化还原法出产石墨烯粉体，一起可以使用CVD法出产出层数可控、大面积的石墨烯薄膜是未来研究要点，也是推进职业开展的要害点。而在使用层面，未来被看好的范畴是锂离子电池、柔性显现、太阳能电池和超级电容器。
石墨烯真神奇
2019-03-07 10:03:00
近两年石墨烯的可控低成本制备技能已获得了打破性开展，有望在不久的将来构成石墨烯工业。
日前，在深圳举行的第十九届我国世界高新技能效果交易会上，石墨烯作为独具特色的新材料再次引起人们的重视，成为这个国内最大规划、最具影响力的科技展会上一个耀眼的“明星”。石墨烯到底有哪些奇特之处，能为人们带来什么惊喜?记者采访了相关专家。
人类正行进在以硅为首要物质载体的信息年代，下一个量子年代，石墨烯很或许锋芒毕露
和金刚石相同，石墨是碳元素的一种存在方式。风趣的是，因为原子结构不同，金刚石是地球上自然界最坚固的东西，石墨则成了最软的矿藏之一，常做成石墨棒和铅笔芯。
科学家介绍说，石墨烯是从石墨材料中剥离出来，只由一层碳原子构成、按蜂窝状六边形摆放的平面晶体。浅显地讲，石墨烯就是单层石墨。一块厚1毫米的石墨大约包括300万层石墨烯;铅笔在纸上悄悄划过，留下的痕迹就或许是好多层石墨烯。
这种只要一个原子厚度的二维材料，一向被以为是假定性的结构，无法独自安稳存在。直至2004年，两位英国科学家成功地从石墨中别离出石墨烯，证明了其可以独自存在，并因而一起获得2010年诺贝尔物理学奖。
据我国电科55所所长、微波毫米波单片集成和模块电路要点试验室主任高涛博士介绍，石墨烯共同的结构让它具有更导电、更传热、更坚固、更透光等优异的电学、热学、力学、光学等方面的功能。轻浮、强韧、导电、导热……石墨烯这些特性赋予人们许多幻想空间。
石墨烯的特色首先是薄，可谓现在世界上最薄的材料，只要一个原子那么厚，约0.3纳米，是一张A4纸厚度的十万分之一、一根头发丝的五十万分之一。与此一起，石墨烯比金刚石更硬，透光率高达97.7%，是世界上最坚固又最薄的纳米材料。
一起，它又能导电。石墨烯的电子运转速度达1000千米/秒，是光速的1/300，十分合适制造下一代超高频电子器材。石墨烯仍是传导热量的高手，比最能导热的银还要强10倍。
石墨烯的特性，也体现得很“好玩”。比方当一滴水在石墨烯表面翻滚时，石墨烯能敏锐地“察觉”到纤细的运动，并发生继续的电流。这种特性给科学家供给了一种新思路——从水的活动中获取电能。比方，在雨天可以用涂有石墨烯的雨伞进行发电，或许可以做成活络的传感器材等。
“人类阅历了石器、陶器、铜器、铁器年代，正行进在以硅为首要物质载体的信息年代;而下一个量子年代哪种材料将锋芒毕露呢?很或许是石墨烯。”浙江大学高分子科学与工程学系教授高明说。
未来电动轿车运用石墨烯电池，花两三分钟就或许把电充溢
因为石墨烯的奇特功能，加上制备简洁、研讨视角多维，其运用潜力巨大、适用职业广大，成为抢眼的材料“新星”一点不古怪。石墨烯从发现到现在仅10余年的时刻，已获得了许多令人震慑的研讨效果，称得上是人类历史上从发现到运用最快的材料。
高明说，从材料化学视点看，石墨烯会带来资源、环境、化工、材料、动力、传感、交通机械、光电信息、健康智能、航空航天等范畴的改动或革新。我国石墨矿储量丰厚，约占全世界的75%，其高效开发将引起碳资源及我国大资源战略的新定位、新考虑、新规划。
石墨烯的工业化出产则将促进化工、机械、智造、自控等职业的技能前进。石墨烯的增加可以发生多功能复合材料，用来制造高功能电池、电容器。石墨烯传感器可以在生物检测、光电勘探方面大显神通，石墨烯及其它二维材料的异质叠合材料可制造高功能晶体管。
可以说，石墨烯技能将对咱们的吃、穿、住、行、用、玩都发生影响。石墨烯复合膜阻氧阻水功能好，可前进食物保质期;石墨烯纤维可制成发热服饰和医疗保健用品;石墨烯电热膜电热转化效率高，可逐渐替代暖气供热;石墨烯系列材料可用于轿车、火车等交通工具，石墨烯导热膜可用于手机高效散热……
石墨烯另一个被寄予厚望的运用范畴是电能贮存。它的优势在于充电速度快，并且可以重复运用几万次。但现在石墨烯存储的电量不如电池多，还无法存储足够多的电能。未来，跟着充电设备的日益完善和相关技能的前进，电动轿车运用石墨烯电池，花两三分钟就或许把电充溢。
我国电科55所微波毫米波单片集成和模块电路要点试验室副主任孔月婵博士介绍说，石墨烯的电子运转速度是硅的十倍，由石墨烯制造的高频器材理论上作业频率可以到达硅的十倍乃至上百倍。石墨烯引发的技能很或许从人们常见的小小芯片开端。
此外，科研人员已完结柔性衬底晶体管的研发，正在测验柔性通讯电路的研发。未来不管是可以折叠的显现屏幕，仍是可以植入人体的可穿戴设备，都或许靠这样的石墨烯器材来完成。
高涛以为，即便在试验室条件下，石墨烯的奇特功能仍然没有彻底释放出来。因为技能层面还存在着不少应战，真实大面积运用还有很长的路要走。但经过加强需求和研讨的结合，不断在石墨烯材料的制备和器材研发方面获得重要打破，发明更多更新更具颠覆性的运用，石墨烯这种新一代战略性新式材料将会极大改动人们的生发日子。
国内石墨烯研讨与国外底子同步，有望在不久的将来构成石墨烯工业
石墨烯一向是世界上的研讨热门，并在不断升温。近几年来，全球石墨烯相关的论文和发明专利简直呈指数式增加，不只各类优异的物理化学功能被猜测、证明，并且由此生宣布许多详细的研讨方向。
据了解，许多国家正在抢夺石墨烯技能的制高点。欧盟石墨烯旗舰方案以石墨烯传感为首要研讨方向，美国正在测验使用石墨烯完成通讯的柔性化并获得了明显的效果，韩国继续支撑石墨烯柔性显现的研讨并制备出了演示产品。
高涛说，整体来讲，世界上石墨烯各项优异功能正逐渐从试验室研讨向产品运用过渡，一起一些潜在的功能或运用还在不断被开掘。但这个工程化是一个长时间而困难的进程，给我国完成赶超世界水平、占据技能制高点带来了绝好的机会。
高明以为，现在国内石墨烯研讨与国外底子同步，一些方面有原创和引领性效果。国内研讨侧重化学和材料，国外更偏机理和器材。国内石墨烯的研讨在理论研讨方面可说是已完成与世界先进水平“并跑”，论文、专利不管数量仍是质量都具有很强的世界竞争力。到2016年3月，我国石墨烯的专利总数占全世界的56%。与此一起，国家赞助了很多有关石墨烯的基础研讨项目，开始构成了政府、科研机构和厂商协同立异的产学研协作对接机制。
例如，清华大学开宣布米级石墨烯单晶薄膜的快速制备技能;我国电科55所研宣布了世界上最快的柔性石墨烯晶体管;浙江大学纳米高分子团队则经过近十年研讨，开宣布了石墨烯纤维、石墨烯接连拼装膜、石墨烯超轻气凝胶及石墨烯无纺布等。
受访专家指出，各个方向不断呈现令人惊喜的研讨效果，让人们对石墨烯的未来充溢等待。但整体来讲，石墨烯技能成熟度还比较低。关于石墨烯的开展，其限制要素或许说难点，首要在材料制备技能、全新规划理念和二维控制技能等方面。其间，高品质、大批量的石墨烯质料问题暂时没有底子处理，还需要进行很多技能攻关。有些技能如单层氧化石墨烯、石墨烯单晶等在试验室制备成功了，但完成工程化、接连性、低成本、高效安稳制备还有较长的路要走。只要真实高品质的石墨烯量产了，颠覆性运用才会呈现。
不过科学家们也比较达观，近两年石墨烯的可控低成本制备技能已获得了打破性开展，有望在不久的将来构成石墨烯工业。
石墨烯既可以做绝缘体也可以做超导体？
2019-01-03 10:44:25
麻省理工学院和哈佛大学的研究人员又有了新发现，石墨烯可以通过调节变为绝缘体或超导体。过去研究者们通过将石墨烯与其他超导材料结合的方式合成石墨烯超导体，这种结构使得石墨烯具备一定的超导特性。但是最新的研究表明，石墨烯靠自己也可以实现超导，证明单纯的碳基材料本身也具有超导性。神奇的“魔角”
研究人员通过创建两个石墨烯薄片堆叠在一起的“超晶格”结构来实现这一性质。石墨烯薄片不是完全重合叠加，而是在一个特定的角度(研究人员称其为“魔角”)，也就是旋转1.1度(如上图右侧所示)。这样就形成了精确的莫尔结构，这种结构可以使石墨烯薄片之间的电子发生强相互作用。在其他任何方式的堆叠结构中，石墨烯都很少与相邻的电子产生相互作用。
研究人员发现，当以这个“魔角”旋转时，两片石墨烯不导电，类似于莫特绝缘体。当研究人员施加电压，向石墨烯超晶格添加少量电子时，就会发现在一定水平上，电子突破了初始绝缘状态，形成电流，并且没有电阻，就像超导体一样。“现在我们可以利用石墨烯作为研究超常规超导的新平台，”研究人员说，“人们也可以想象出从石墨烯中制造出一种超导晶体管，这种晶体管可以由开关控制其从超导到绝缘体的变化。这为量子设备提供了许多可能性。”
什么是莫特绝缘体?
绝缘体的能带完全被电子沾满，而像金属这样的导体其能带被部分填充，电子可以自由填充剩下的空能带。而莫特绝缘体与两者不同，从它的能带结构看是可以导电的，但是测量时却表现出绝缘体的特性。也就是说虽然它们的能带是半填充的，但是由于电子间的静电作用(例如同种电荷互相排斥)，材料不导电。半填充带基本上分裂成两个平坦的能带，电子完全占据其中一条，另一条是空的，因而表现出绝缘体的性质。
“这意味着所有的电子都不能流动，所以它是绝缘体”研究人员解释道。“莫特绝缘体为什么重要?有数据表明，大多数高温超导体的母体化合物都是莫特绝缘体。”换句话说，科学家已经找到了能让莫特绝缘体变成超导体的方法，在约100K的时候。研究人员用氧去“吸”莫特绝缘体，氧原子将电子从莫特绝缘体中吸出去，留下更多的空间让剩余的电子流动。氧气充足的条件下，绝缘体就能变成导体。
如何制备出“魔角”结构的石墨烯
在研究石墨烯的电子性质时，研究人员开始研究简单的石墨烯堆。研究人员首先从石墨中剥离一块石墨烯薄片，然后用涂有粘性聚合物的玻璃片和一层氮化硼绝缘材料，小心地将一半的薄片剥离出来，从而制造出两片超晶格。然后他们轻轻地转动玻璃片，拿起了石墨薄片的第二部分，贴在前半部分上。这样，他们就得到了一个超晶格的偏移结构，这是与石墨烯原始蜂窝晶格截然不同的结构。
研究人员重复了几次这个实验，做了几个装置，使石墨烯超晶格在0-3°之间旋转不同的角度，测量电流通过。如果旋转角度下降0.2°，所有的物理现象消失，没有超导体或莫特绝缘体出现，所以必须非常精确地对准旋转角度。
1.1°被认为是一个“魔角”，研究人员发现，石墨烯超晶格电子类似扁平带结构，就像莫特绝缘体，无论动量是多少，所有的电子携带相同的能量。研究人员说：“想象汽车的动量是质量×速度，如果以30英里/小时的速度行驶，汽车会有一定的动能。如果以60英里/小时的速度行驶，这个动能就会更高。而我们现在的情况是想象不管速度是30、60或是100英里/小时，都拥有同样的能量。”对电子来说这就意味着即使它们占据了半填充的能带，一个电子的能量不比任何其他电子的多，不足以使它在这个能带内移动。因此，即使这样半填充的能带结构应该像导体一样，它却表现为绝缘体的特性，更确切一点说是莫特绝缘体。
把“魔角”结构的石墨烯做成超导体
研究人员从之前的结论中得到这样一个想法：如果他们能把电子添加到这些类似莫特绝缘体的超晶格中，就像用氧掺杂莫特绝缘体使它们变成超导体一样，石墨烯会反过来呈现超导性质吗?为了找出答案，他们将一个小的触发电压施加到“魔角石墨烯超晶格”，向其中加入少量的电子。结果单个电子与石墨烯中的其他电子结合在一起，并且可以流动。过程中，研究人员继续测量材料的电阻，却发现当他们添加一定量的少量电子时，电流就像超导体一样不损耗能量。
更重要的是，研究人员可以在同一个设备中通过调整石墨烯使其变成绝缘体或超导体，或是这之间的任何相位。这与之前其他的方法形成鲜明的对比，以前科学家们需要制备和操作成百上千个单独的晶格，每一个晶格只能在一个电子相位中运行。
也就是说研究人员可以通过研究石墨烯这一种材料就可以获取绝缘体、超导体以及中间任何相位的物理信息。而目前其他任何材料都还不具备这种性质。
石墨烯基础科研现状
2019-01-04 09:45:43
石墨烯从其诞生至今不过10年光景。2004年为石墨烯科学研究的萌芽阶段，随后即进入快速成长阶段;从2008年开始，尤其是在2010年石墨烯发明者获得了诺贝尔奖之后，关于石墨烯的基础科研工作开展得如火如荼。
下文从专利分布、研究机构分布、研究领域分布和主要研究成果等方面梳理目前石墨烯的基础科研动向。
一、专利分布
目前全球共有超过200个机构和1000多名研究人员从事石墨烯技术的开发和研究，其中包括三星、IBM等科技巨头。我们通过最近几年的专利申请情况对目前石墨烯的研究进展进行概览。从专利申请总量来看，2010年以来全球石墨烯专利申请总量呈爆发式增长;2012年全球石墨烯专利申请量已经达到3500个，可见目前全球范围内正在掀起石墨烯研究与开发的高潮。
从石墨烯专利申请国别分布来看，2013年全球石墨烯专利申请量最大的是中国，其次为美国、韩国和日本。在石墨烯相关论文方面，欧盟排名第一，2013年共发表了7800篇论文;就国别而论，依然是中国排名第一，共发表了6649篇论文。
总体而言，目前中国已经处在石墨烯研究的前沿阵地;但是，从研究深度和创新性而言，非常核心的技术和创新性技术中国仍未掌握。二、研究机构分布
从事石墨烯研究的机构比较广泛，包括学术研究机构、企业、个人和政府层面。比较普遍的研究模式是学术研究机构与企业的合作，例如韩国三星与韩国成均馆大学合作对石墨烯的制备基础方法和应用开展研究。
从研究机构专利数量口径看，在前十名中，有4家机构来自韩国，4家来自中国，2家来自美国。并且，6家机构都是科研院所或独立科研机构，4家为企业。其中，专利数量最多的是韩国三星电子，其专利申请数量为210个，占全球总量的7.3%，其研究范围涵盖了石墨烯制备方法和在显示屏、锂电池领域的应用;其次为韩国成均馆大学、浙江大学、IBM、清华大学等。三、研究领域分布
从石墨烯研究领域分布看，全球研究热点主要在材料的导电性、导热性、石墨烯的制备研究、纳米材料研究等。
中国石墨烯研究热点主要分布石墨烯纳米复合材料、石墨烯制备、石墨烯电极等方向。我们统计了前20位主要研究机构的重点研究领域，发现研究热点分布于：(1)复合材料;(2)碳纳米管;(3)电容器;(4)传感器;(5)晶体管;(6)透明电极;(7)锂电池;(8)燃料电池。上述研究大多属于石墨烯应用，而关于石墨烯的制备改进工艺或者大规模量产石墨烯的基础研究非常少。
四、最新研究成果
在石墨烯制备方面，最新的研究成果是在生成单晶石墨烯的方法上，目前有两种方法已经能获得直径约为1mm的单晶石墨烯和直径为25px的单晶石墨烯，但是这两种方法各有优劣。
在石墨烯应用方面，最新的研究成果包括把作为光敏元件(PD)的光增益提高到了原来的约1000倍、提高柔性湿度传感器的响应时间等。在锂电池、半导体、传感器、无线通讯、电容器、电子元件、海水淡化等多个领域都有重大突破。
在众多最新研究成果中，属于中国研究机构的成果依然稀少，印证了前文中我们提到的，虽然中国在专利申请和论文发表方面在国际领先，但是在真正的研究前沿方面距离美国、日本和韩国等国家仍有一定差距。
辉钼将成下一代半导体材料
2019-01-03 09:37:01
辉钼的半导体材料实际比石墨烯还要先进和节能，辉钼是良好的下一代半导体材料，在制造超小型晶体管、发光二极管和太阳能电池方面具有很广阔的前景，将对太阳能和军事等领域的发展产生极大的推进作用。辉钼具有战略储备价值。历史上的石油、铁矿石，今日的稀土均已证明。
辉钼的半导体材料实际比石墨烯还要先进和节能，辉钼是良好的下一代半导体材料，在制造超小型晶体管、发光二极管和太阳能电池方面具有很广阔的前景，将对太阳能和军事等领域的发展产生极大的推进作用。
辉钼具有战略储备价值。历史上的石油、铁矿石，今日的稀土均已证明：牵动经济发展命脉、国家安全的资源代表国家利益，具备战略价值。作为新一轮经济增长的希望，新兴战略产业的崛起将使得相关的一切稀缺资源成为各国争夺的目标。政府对稀缺资源的保护力度将日益强化，供应将持续收紧。另据2010年欧盟发布《对欧盟生死攸关的原料》报告，提出欧盟稀有矿产原料短缺预警及对策，将14种重要矿产列入"紧缺"名单：锑、铍、钴、萤石、镓、锗、石墨、铟、镁、铌、铂族金属、稀土、钽和钨。经比较分析，锑、钨、钼综合实力较为突出，中国具备资源优势，定价权保障了资源整合的有效性，行业整顿将导致供应收紧，受益于新兴产业的爆发性增长，多方面的因素使得这些金属正面临景气周期。同时，钼金属价格底部企稳态势明显，面临巨大的价值重估空间。
地矿部门发现新疆最大钼矿
新疆维吾尔自治区地矿局第六地质大队利用新物探方法，使哈密三处老矿区内铜、镍、钼资源量均得到了大幅提升。其中白山钼矿是目前新疆发现的最大钼矿床。
距离哈密东部200公里的白山钼矿，曾经一度被认为是寻找大型“斑岩型”的铜钼矿床，但是一直未发现“斑岩体”。从2010年开始，第六地质大队尝试用V8相配套的物探方法，寻找隐伏的斑岩体。最后在白山钼矿深部发现了高电阻率体，经钻探验证，其为隐伏斑岩体。斑岩体和地层中间的接触带就是白山钼矿的富矿位置。白山钼矿用电磁法的异常佐证了岩体的分布范围和形态，经钻探验证，该方法有很好的效果，最终确定该矿床为“斑岩型铜钼矿床”。
2011年白山钼矿共圈定钼矿体50个，控制资源量达50万吨，远景资源量将超过100万吨，是目前新疆发现的最大钼矿床，远景规模可达超大型。
哈密白石泉铜镍矿发现于2002年前后，资源量确定为小型。2011年，第六地质大队不断加强与地质院校及科研院所的合作，提高找矿勘查装备的配置水平，尤其是在找矿理论认识和物探方法应用上突破与创新，运用高精度重力仪技术，终于在矿区西部500米以下找到了品位富、工业价值高的深部隐伏矿，目前已探明铜镍资源量4万吨，预测量达30万吨，白石泉的镍资源量远景将扩大为大型，今年年初白石泉铜镍矿已投入矿山建设，明年将正式开工生产。
罗布泊北部的北山裂谷铜镍矿矿体数量多，规模大，矿石品位较高，今年六大队引入近1亿勘查资金，加大物探高新技术投入，综合多种物探方法进行研究。经过钻探验证，在地下700米—740米处发现高品位硫化镍矿石，矿体规模进一步扩大，目前镍金属已控制资源量100万吨，远景资源量可达400万吨，有望成为全国最大的铜镍矿生产基地。
纳米半导体掺杂铝大大提高导电性
2018-12-29 13:37:12
纳米电子学又前进了一步。一个德国马克斯普朗克学会微结构物理学研究所参与的国际研究团队发现了一个可以用来制作具有非常强导电性硅纳米线的效应：利用铝作为催化剂生成这类纳米线。科学家们发现，硅在这一过程中吸收的铝，大大超过了他们的预期。掺杂的铝含量高，改善了纳米线的导电性。这一效应可用来制造其他高掺杂性的纳米材料。 科学家们发现，硅在这时候吸收的铝甚至能超过热力学定律允许的1万倍。根据热力学定律，硅晶体通过掺杂被铝原子取代的原子数连百万分之一都不到。但事实上，经原子探针断层扫描，该团队的科学家发现，他们制作的掺杂铝的硅纳米线铝含量高达约4%，而且铝原子分布十分均匀。
石墨烯在水性涂料中应用
2019-03-07 09:03:45
水性涂料是国家发起开展的环境友好型涂料，但某些功用尚不及相应的溶剂型涂料，影响其开展。石墨烯具有共同功用，可改善水性涂料功用，促进其开展，给涂料作业者带来新的等待。石墨烯在涂猜中运用首先是改性溶剂型涂料，但用于改性水性涂料也有显着开展。改性办法可用共混法复合改性，也可用原位聚合和溶胶-凝胶技能复合法改性，还可用偶联剂润饰，一同实施不同的功用改性。
1 用钛酸酯偶联剂润饰水涣散改性石墨烯
按通用办法将石墨制成氧化石墨烯，向氧化石墨烯涣散液内分别参加钛酸酯和，在水浴加热法下发作反响，使氧化石墨烯复原并一同嫁接上钛酸酯偶联剂分子。将取得的混合液进行后处理和真空枯燥，得到粉末状改性石墨烯。
因为钛酸酯偶联剂对氧化石墨烯进行了表面润饰，不再发生聚会，故石墨烯水涣散体稳定性高，可长期储存，合适用于复合材料及涂层材料的制备。制备工艺简洁，出产效率高，出产进程和产品均能契合环保要求。
2 石墨烯与基体树脂共混复合水性涂料
2.1 水性导电涂料
石墨烯/聚酯树脂复合水性导电涂料。用Hummers法制备氧化石墨烯，经两步化学复原法得到有机分子润饰的石墨烯水溶液，参加聚酯、助剂和交联剂、催化剂，经液态共混，制备得到水性导墨烯涂料。该涂料具有高导电功用和力学功用，可运用于电磁屏蔽、抗静电、防腐、散热、耐磨及电子线路等范畴，具有广泛的运用价值。
2.2 石墨烯改性水性环氧树脂耐磨玻璃涂料
石墨烯改性的耐磨水性玻璃涂料由两组分组成，榜首组分为基体成膜物，第二组分为固化剂。其间榜首组分包含改性环氧树脂20%～40%、助剂0.5%～7%、氧化石墨烯0.1%～5%、偶联剂1%～2%，其他为水(均为质量分数);第二组分是胺类固化剂。在运用前将两组分混合，其间第二组分占混合物质量分数的3%～30%。该涂料具有硬度高、耐磨性好、与玻璃基底亲和力与附着力强、耐水、耐乙醇性好，且契合环保要求。别的制备办法简洁，具有重要的商业化运用价值。
2.3 石墨烯改性酸酯聚合物水泥防水涂料
用Hummers法制备的氧化石墨烯参加酸酯类聚合物乳液中，参加选用的助剂，按份额参加水泥，拌和涣散，制成氧化石墨烯改性的聚合物水泥防水涂料。该涂料显着增加了酸酯类聚合物乳液成膜的抗拉强度;进步了耐水性;此外，氧化石墨烯丰厚的含氧官能团能够调理水泥水化产品晶体的成长，进步其抗拉强度和耐性。故氧化石墨烯改性的聚合物水泥防水涂料具有杰出的耐久性、抗渗性以及物理力学功用，运用远景宽广。
2.4 石墨烯改性聚酯树脂复合水性涂料
2.4.1 石墨烯/水性聚酯纳米复合乳液
将真空脱水的聚醚多元醇(N210)和TDI反响制得聚酯预聚体，参加二羟甲基引进亲水羧基，加中和盐基化，参加氧化石墨烯水溶液、去离子水和乙二胺进行乳化反响，减压蒸馏出后，滴加维生素C溶液进行原位复原反响，得到石墨烯/水性聚酯纳米复合乳胶树脂。该乳胶树脂可运用于静电防护、防腐涂层、建筑涂料等范畴，本发明工艺简洁、环保、合适大规模出产。
2.4.2 石墨烯/TiO2复合材料改性水性聚酯抗菌涂料
纳米TiO2作为光催化纳米材料的一种，有抗菌灭菌效果，但它关于可见光吸收率较低，纳米粒子趋向于集合，大大降低了其灭菌效果。在含纳米TiO2抗菌涂猜中，引进5%以下的石墨烯，显着进步涂料对可见光吸收率，并加强纳米TiO2的光催化活性和抗菌、灭菌才能，使改性后的水性聚酯在抗菌灭菌归纳功用方面有很大进步。而且具有杰出的表面功用、耐水性和力学功用。
3 石墨烯/聚酯原位聚合的水性导电涂料
石墨烯比较传统的碳系导电填料(炭黑、石墨、碳纳米管、碳纤维等)具有愈加优异的导电性及机械功用。
用二元胺对氧化石墨烯进行基化改性，后用化学复原康复石墨烯的共导电系统，使用石墨烯表面的—NH与—NCO封端的水性聚酯原位聚合，制得含石墨烯的水性聚酯导电涂料。
该导电涂料具有防辐射、抗静电、防腐蚀、耐磨等特性，可用于高分子材料、金属材料、纺织材料表面等方面。
4 用溶胶-凝胶技能制备改性石墨烯/水性聚酯纳米复合涂料
中国科技大学Xin Wang等于2012年在《Surface& CoatingsTechnology》上宣布了他们的研讨论文：用溶胶-凝胶技能制备改性石墨烯/水性聚酯复合纳米涂料，分3部分：
(1)硅烷改性石墨烯纳米薄膜制备。用Hummers法制备氧化石墨烯(GO)，然后对GO水涣散体用化学复原成GNS，再用DCC(N,N'-二环己基碳化二亚胺)和3-基丙基三乙氧基硅烷(APTES)功用改性，用超声波涣散1h，在70 ℃下拌和反响24 h，经后处理得到APTES功用改性的石墨烯纳米膜f-GNS。
(2)硅烷APTES封端的水性聚酯(WPU)制备。用异佛尔酮二异酸酯(IPDI)、聚氧化丙二醇、一缩二乙二醇和三羟甲基混合多元醇组成PU预聚物，再和二羟甲基反响，然后加APTES反响，得到APTES封端的水性聚酯(WPU)，产率86.3%，数均分子量28600(GPC测定)。
(3)溶胶-凝胶技能制备f-GNS/WPU纳米复合涂料。凭借超声波将f-GNS粉末涣散在去离子水中制成悬浮液，将APTES封端的WPU参加其间一同混合，用调理pH值，制成f-GNS/WPU纳米复合涂料。
用1H-NMR、FTIR、XPS、GPC、AFM、HRTEM等表征了GO、f-GNS的结构，根本验证了图1所示的分子结构式与反响进程，及f-GNS/WPU纳米复合涂料产品结构和组成。纳米复合物中的T1、T2和T3代表了单、二和三替代的硅烷键合，证真实APTES封端的WPU和f-GNS相邻的硅氧烷分子之间缩聚反响，构成共价键。
5 结 语
5.1 石墨烯具有共同功用，研制热潮在全球突起
石墨烯是当今世界发现的“至薄”的晶体材料，厚度只要1个碳原子，也是“至坚”材料之一，并具有高导电性、高导热性。猜测在航空航天、世界勘探、海洋开发、国防工业、国民经济各方面具有不可估量的运用远景，研讨热潮在全球突起，国内也起步不俗，开展较快。
5.2 石墨烯在改性涂料功用方面展现了新的远景
对石墨烯在导电、防腐、阻燃、导热和高强度等功用涂猜中都具有十分诱人的潜在远景。
石墨烯与各种涂料树脂经过物理共混、原位聚合和溶胶-凝胶技能等法复合;或用偶联剂润饰，或选用原位聚合等工艺。这些工艺在改性水性涂猜中均证明可行，且功用改善显着。水性涂料经石墨烯改性，其功用有望“更上一层楼”，其进一步开展可期。
5.3 石墨烯改性涂料研制脚步初迈，要正确促进石墨烯出产及运用的开发热潮继续升温，但应镇定对待。
对出产厂商而言，石墨烯出产技能是否到达世界最先进，是否契合清洁文明出产工艺要求，本钱是否合理，有许多技能作业要做。石墨烯在涂猜中的运用，国内有不少研讨作业和专利宣布，开展势头较好，但不能说“已入胜境”。石墨烯和涂料树脂复合办法、助剂挑选、功用性改善，研制的空间都很大。国内宣布石墨烯改性水性涂料的作业和专利多是实验室效果，要到达有用并产业化，要更多投入，有许多研制作业要做。
超导体石墨烯
