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国内第一条世界领先石墨烯最薄薄膜生产线即将建成

2013-12-06 点击:

中国经济导报网消息:中科院重庆研究院自成立以来,研发的3D打印、机器人、石墨烯等产品科研成果转化迅速。目前石墨烯已建立公司,建成后将是国内第一条世界领先的石墨烯生产线。

中科院重庆绿色智能技术研究院由中科院、国务院三峡办、重庆市政府共建,下设电子信息技术研究所、智能制造技术研究所和三峡生态环境研究所。于2011年底落户水土高新园,项目规划占地300亩。计划到2015年,中科院重庆研究院人员总体规模将达到1000人,其中员工700人,流动研究人员300人。

目前,中科院重庆绿色智能技术研究院首期10万㎡的科研园区已于今年9月投入使用。综合科研楼、学生公寓、孵化楼等设施已建成。一个以高新科学技术为主,以生态环境保护为重点的高层次科研平台已快速搭建。目前已经搭建微纳制造、智能工业设计、3D打印技术、超级技术等公共科研平台,力求在机器人产业、石墨烯产业、环保产业等新兴产业领域取得重大进展。

以3D打印方式,通过该院科研人员数码建模,把设计文件发送到3D打印机,只要加入橡胶、塑料、纸、聚氨酯类、金属等特定材料,花费数小时或数天,便可打印出像拖鞋、雕像、扫地机器人部件甚至金属手枪之类的工业产品。

中科院重庆研究院

中科院重庆研究院

研究院下属的智能多媒体技术研究中心研发了世界上首台移动式多角度人脸图像采集阵列,并以此为基础研发出了世界领先的动态人脸识别和视频目提取与检索算法。

广泛应用于纳电子器件、代替硅生产超级计算机、光子传感器等领域的石墨烯新型材料也在该院研发成功。目前已在重庆建立第一个石墨烯薄膜的生产企业,加快建设国内第一条在世界上都比较领先的石墨烯生产线。

该院正与重庆市各方面紧密配合,从规划、招商引资、技术研发、机器人生产线的布局全方位推动。可广泛应用于汽车、摩托车等企业焊接工艺的焊接机器人也在该院成功研制。目前,智能装备已与重庆三一机器人有限公司、重庆中德玉材料有限公司、重庆蓬诺科技有限公司等企业成功开展合作。

据悉,中科院重庆研究院还力争在生态环境、大数据、信息服务等方面有新的突破。

关于石墨烯:

石墨烯(Graphene)是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料。是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜,只有一个碳原子厚度的二维材料。

石墨烯一直被认为是假设性的结构,无法单独稳定存在[1],直至2004年,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯,而证实它可以单独存在,两人也“在二维石墨烯材料的开创性实验”为由,共同获得2010年诺贝尔物理学奖。

石墨烯目前是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料,它几乎是完全透明的,只吸收2.3%的光";导热系数高达5300 W/m·K,高于碳纳米管和金刚石,常温下其电子迁移率*超过15000 cm²/V·s,又比纳米碳管或硅晶体*高,而电阻率只约10-6 Ω·cm,比铜或银更低,为目前世上电阻率最小的材料。因为它的电阻率极低,电子迁移的速度极快,因此被期待可用来发展出更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体,也适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。

石墨烯

石墨烯另一个特性,是能够在常温下观察到量子霍尔效应。

石墨烯的碳原子排列与石墨的单原子层雷同,是碳原子以sp2混成轨域呈蜂巢晶格(honeycomb crystal lattice)排列构成的单层二维晶体。石墨烯可想像为由碳原子和其共价键所形成的原子尺寸网。石墨烯的命名来自英文的graphite(石墨) + -ene(烯类结尾)。石墨烯被认为是平面多环芳香烃原子晶体。

石墨烯的结构非常稳定,碳碳键(carbon-carbon bond)仅为1.42Å。石墨烯内部的碳原子之间的连接很柔韧,当施加外力于石墨烯时,碳原子面会弯曲变形,使得碳原子不必重新排列来适应外力,从而保持结构稳定。这种稳定的晶格结构使石墨烯具有优秀的导热性。

石墨烯是构成下列碳同素异形体的基本单元:石墨,木炭,碳纳米管和富勒烯。完美的石墨烯是二维的,它只包括六边形(等角六边形); 如果有五边形和七边形存在,则会构成石墨烯的缺陷。12个五角形石墨烯会共同形成富勒烯。

石墨烯卷成圆桶形可以用为碳纳米管;另外石墨烯还被做成弹道晶体管(ballistic transistor)并且吸引了大批科学家的兴趣 。在2006年3月,佐治亚理工学院研究员宣布, 他们成功地制造了石墨烯平面场效应晶体管,并观测到了量子干涉效应,并基于此结果,研究出以石墨烯为基材的电路.

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