可穿戴顯示福音：石墨烯柔性屏幕獲突破

　　隨著可穿戴設備日漸洶涌的趨勢，適合這類產品的屏幕卻成為短板。眼下，這個問題或可得到解決。

　　日前，三星先進技術研究院與韓國成均館大學聯(lián)合宣布，它們已經合成一種能在更大尺度內保持導電性的石墨烯晶體。三星表示，這是一種可以用在柔性顯示屏和可穿戴設備上的屏幕顯示技術。

　　這兩年，曲面屏或者柔性屏進入了我們的生活。尤其曲面屏已經被三星和LG用在了智能手機和電視屏幕上。盡管是曲面屏，但是跟業(yè)內期待的柔性屏技術還有著不小的差距，用業(yè)內人士的話說，這叫“為了彎曲而彎曲”。

　　而此次三星宣布其在石墨烯顯示技術上的突破，不僅可以解決很多手機屏幕上的技術難題，同時還可以讓智能穿戴設備的屏幕獲得滿足。為什么這么說呢?還是先讓我們了解一下什么是石墨烯吧。

　　一、什么是石墨烯?

　　石墨烯(Graphene)是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜、只有一個碳原子厚度的二維納米材料，是最有可能引發(fā)新一輪電子科技領域革命的材料。

　　關于石墨烯，我們需要知道的幾點它的特質是：

　　1、是目前世界上最薄卻也是最堅硬的納米材料，比鉆石還堅硬，其強度比世界上最好的鋼鐵還要高上100倍，

　　2、它的透光率極好，幾乎是完全透明的，只吸收2.3%的光;

　　3、石墨烯最大的特性是其中電子的運動速度達到了光速的1/300，遠超電子在一般導體中的運動速度;

　　4、是世界上電阻率最小的材料，導熱系數高達5300 W/m·K，常溫下其電子遷移率超過15000 cm2/V·s，而電阻率只約10-6 Ω·cm;

　　5、石墨烯結構非常穩(wěn)定，各碳原子之間的連接非常柔韌，當施加外部機械力時，碳原子面就彎曲變形，從而使碳原子不必重新排列來適應外力，也就保持了結構穩(wěn)定，使碳原子具有優(yōu)秀的導電性。

　　目前常見的石墨烯材料的制備方法有機械剝離法、化學氧化法、晶體外延生長法、化學氣相沉積法、有機合成法和碳納米管剝離法等。如果沒有猜錯的話，三星和成均館大學采用的是化學氣相沉積法(CVD)，這種方法可制備出高質量、大面積的石墨烯，但成本較高，工藝復雜。

　　石墨烯最早是在2004年由英國曼徹斯特大學的安德烈·海姆教授和康斯坦丁·諾沃肖洛夫教授通過一種很簡單的方法從石墨薄片中剝離出來的，二人也由此榮獲2010年諾貝爾物理學獎。而科技巨頭三星、諾基亞和IBM也在加強這一領域的研究。

　　二、成就和應用前景

　　石墨烯技術的未來可以說，一片光明。

　　目前，已知的、讓我們感興趣的成就包括：

　　1、最小最快的晶體管誕生。2011年4月7日IBM向媒體展示了其最快的石墨烯晶體管，該產品每秒能執(zhí)行1550億個循環(huán)操作，比之前的試驗用晶體管快50%。這是IBM承接的美國國防部的一個項目的研究成果，主要是研發(fā)可用于軍用的高性能無線電頻率晶體管;

　　2、全球最小光學調制器。據美國媒體報道，美國華裔科學家使用石墨烯最新研制出了一款調制器，這個只有頭發(fā)絲四百分之一細的光學調制器具備高速信號傳輸能力，有望將互聯(lián)網速度提高10000倍，這也意味著1秒鐘內可下載完一部高清電影;

　　3、首款手機用石墨烯電容觸摸屏研制成功。2012年1月8日，江南石墨烯研究院對外發(fā)布，全球首款手機用石墨烯電容觸摸屏在常州研制成功，為國內首創(chuàng)，這也意味著石墨烯在觸摸屏上的應用可以從實驗室走向商用;

　　4、2012年8月，諾基亞的研發(fā)部門已經在著手研究石墨烯光電傳感器，并且已經在美國專利和商標局注冊了一項專利。根據專利描述，石墨烯光電傳感器通過多層探測和放大層被互相疊放，以此來吸收和過濾相應顏色的光(不知道是不是用在諾基亞牛B的手機攝像頭上)。

　　由于石墨烯具備柔韌性、導電性和導熱性等，它不僅適合用來制造透明觸摸屏、液晶顯示、有機光伏電池、有機發(fā)光二極管等等，甚至還可以用在制造防彈衣、航空航天材料，并有可能成為硅的替代品，用來制造用在超級計算機上的超微型晶體管。

　　為何適合可穿戴

　　可穿戴設備作為目前科技產品中最炙手可熱的領域受到追捧。無論是華爾街的分析師還是谷歌、三星、英特爾等科技巨頭，都把可穿戴設備作為下一個科技革命。

　　柔性屏幕

　　目前發(fā)布的品類最多的可穿戴設備無意識智能手表和智能手環(huán)。這類設備十分愛慕我們的手腕，這也對它們的外觀設計提出了要求，就是此類可穿戴設備的屏幕也需要是彎曲的，而目前市面上很多智能穿戴設備的屏幕依然是平面型的，和我們的手腕不能很好貼合。

　　石墨烯的機械強度和柔韌性都比常用材料氧化銦錫優(yōu)良，氧化銦錫脆度較高，比較容易損毀。通過化學氣相沉積法，可以制成大面積、連續(xù)、透明、高電導率的少層石墨烯薄膜，并得到高達1.71%能量轉換效率;與用氧化銦錫材料制成的元件相比，大約為其能量轉換效率的55.2%，這無疑是可穿戴設備屏顯技術最佳選擇。

　　另外，石墨烯材料不僅具有很好的柔韌性、比鉆石還硬的特質，并具備超高透光率和電子遷移率，這可以讓它既適用于手腕上的觸控，同時又增強了屏幕的抗損能力(畢竟我們的手總是喜歡惹是生非，一不小心就會跟其它物體接觸，你的手腕自然也毫不例外)。

　　而且，很重要的一點是，石墨烯顯示技術目前還不適用于大屏幕的情況下，讓它關注2英寸以下屏幕無疑是最好的選擇，而目前巨大多數智能可穿戴設備的屏幕都在2英寸以下。同時，石墨烯屏幕的成本并不高。

　　柔性電池

　　從去年推出的曲面屏智能手機到目前推出的智能手表、智能手環(huán)，電池作為其中的“大件兒”，續(xù)航能力且先不說，卻非要表現(xiàn)出掰不彎的直男形象，這是硬傷。

　　而我們通過前文了解到，石墨烯不僅可以用力在屏幕上，還可以用在電池技術方面，而作者認為，柔性電池技術的發(fā)展或就此突破，走上一條彎彎的康莊大道。

　　總結：

　　石墨烯技術如果未來應用在可穿戴設備上，將迎刃而解很多技術難題：坐等1年以上的續(xù)航能力、可根據手腕粗細調節(jié)弧度的柔性彎曲屏，加上照顧你身體各種機能的健康APP應用。即使不能像萌叔韓磊唱得那樣《再活五百年》，至少有了這種小保姆型的可穿戴設備能夠監(jiān)督我們日常多鍛煉身體、多關注身體健康是一定的了。我們也期待石墨烯技術盡快走入商用，讓我們的生活更美好。