
雖然英國曼切斯特大學是石墨烯的故鄉,但中國石墨烯制造已處于世界領先地位,那為何還要去和英國人合作呢?
隨著中國國家主席習近平抵達英國開啟為期4天的國事訪問,華為也將和英國曼徹斯特大學國家石墨烯研究所簽署石墨烯研究項目。雖然英國科學家最早成功制備石墨烯,曼切斯特大學可說是石墨烯的故鄉,但中國石墨烯制造已處于世界領先地位,那為何還要去和英國人合作呢?討論這個問題,不如先反過來討論一下。
1、英國為何要和我們合作
2014年,英國政府提出“北方經濟引擎”計劃。若要重振北部曼徹斯特、利物浦等老工業城市,未來10年在基礎設施建設、房地產、科研投資、高端制造產業等方面的資金缺口將高達5000億英鎊,無論是巨額資金投資,還是大規模基礎設施建設,英國很可能需要中國的幫助。
因此,華為與英國曼徹斯特大學國家石墨烯研究所即將簽署的石墨烯研究項目在上述背景下就頗具深意了。對中國而言,該項目既可以學習吸收國外優秀智力成果,縮小和西方的技術差距,又能避免過剩的美元在不斷貶值中造成財富縮水。對英國而言,該項目能吸引中國投資,是助推英國“北方經濟引擎”計劃的一部分,成為英國實現振興北方地區必然選擇,也將幫助英國經濟走出當下低迷狀態。
2、石墨烯為什么這么重要
石墨烯是由碳原子組成的單層石墨。具有非常好的導熱性、電導性、透光性,而且具有高強度、超輕薄、超大比表面積等特性,廣泛應用于鋰離子電池電極材料、太陽能電池電極材料、薄膜晶體管制備、傳感器、半導體器件、復合材料制備、透明顯示觸摸屏、透明電極等方面。
相對于現在普遍使用的硅基材料,石墨烯在室溫下擁有10倍的高載流子遷移率,同時具有非常好的導熱性能。在前端設計水平相當的情況下,使用石墨烯制造的芯片要比使用硅基材料的芯片性能強幾十倍,隨著技術發展,進一步挖掘潛力,性能可能會是傳統硅基芯片的上百倍!同時還擁有更低的功耗。
3、石墨烯材料對手機的意義有多大
對于華為這幾年的另一項拳頭產品——手機來說,石墨烯更能帶來翻天覆地的變化:手機中有大量的芯片,比如音頻芯片、視頻芯片、電源管理芯片、能夠獲得更好拍照效果的ISP芯片、WIFI芯片、CPU、GPU、基帶(某些廠商可能會將這些芯片集成為SOC)等等,如果這些芯片都使用石墨烯材料制造,那么手機芯片的性能將會大幅提升,同時功耗將大幅下降。
一直以來,智能手機的續航能力飽受詬病。如果將石墨烯用于電池的兩極,續航能力會是普通電池的十多倍,智能手機一天一充將成為歷史,充電寶也將被新技術所淘汰。如果用石墨烯制作電容裝置,它的充放電速度是鋰電池100倍——1000倍,幾分鐘就能完成智能手機充電。
石墨烯具有輕、薄、幾乎完全透光、強度大、柔韌性好等特點,和現在的手機屏幕相比,不僅更薄、透光性更好,而且還具有更好的韌性,更不容易破損,甚至還能做成能夠卷起的柔性屏幕。因此,石墨烯屏幕比現在用的屏幕擁有更好的用戶體驗。
石墨烯僅吸收2.3%的光,并使所有光譜的光均勻地通過,具有非常好的透光性。因此它還是優質的感光元件的制造材料,使用石墨烯制造的感光元件,不僅更薄,還更便宜——如果量產,成本僅為傳統感光元件的五分之一。據新加坡一個科研團隊展示的科研成果,石墨烯感光元件的性能比傳統傳感器強1000倍——在昏暗的光線環境中,這類傳感器依然能夠捕捉到較為清晰的物體影像。
可以想象如果華為手機采用了石墨烯技術,那么,手機將發生一次革命,正如同智能機對功能機的革命。
4、為何華為要去和英國人合作
國內研究所和企業雖然也有電容、觸控屏、涂料、導熱材料、復合材料等產品,但更偏重石墨烯制造,是原材料生產廠商。但這還是遠遠不夠的。
作為最早成功制備石墨烯的機構,英國曼徹斯特大學一直深耕于該領域,不僅有較深的技術積累,更是全球石墨烯科研活動的中心。
在資金方面,英國政府對曼徹斯特大學也是予取予求——投資6100萬英鎊于2015年春建成曼徹斯特大學石墨烯研究院著力于打造新的尖端石墨烯研究設施,以開發和維持英國在石墨烯及有關2-D材料方面的世界領先地位。
從科研成果轉化來說,選擇曼徹斯特大學進行合作也早有可借鑒的經驗。已有超過35個來自世界各地的企業選擇與曼徹斯特大學合作與石墨烯有關的項目,這不僅讓曼徹斯特大學合作從合作伙伴手中獲得4億英鎊科研經費,更將實驗室的技術成果轉化成商品。
所以,華為選擇與英國曼徹斯特大學國家石墨烯研究所進行合作,既能利用此前在英國大量科研投入的基礎和經驗,又能在成果轉化上具備國際視野,這項投資將讓這家中國巨頭站到世界石墨烯科研的最前沿。
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