石墨烯与石墨有紧密的联系。我们知道，石墨是一类层状的材料，它是由一层又一层的二维平面碳原子网络有序堆叠而形成的。由于层间的作用力较弱，因此石墨层间很容易互相剥离，形成薄的石墨片，这也正是铅笔能在纸上留下痕迹的原因。这样的剥离存在一个最小的极限，那就是单层的剥离，即形成厚度只有一个碳原子的单层石墨，这就是石墨烯。
石墨烯这一目前世界上最薄的物质首先让凝聚态物理学家们惊喜不已。由于碳原子间的作用力很强，因此即使经过多次的剥离，石墨烯的晶体结构依然相当完整，这就保证了电子能在石墨烯平面上畅通无阻的迁移，其迁移速率为传统半导体硅材料的数十至上百倍。这一优势使得石墨烯很有可能取代硅成为下一代超高频率晶体管的基础材料而广泛应用于高性能集成电路和新型纳米电子器件中。目前科学家们已经研制出了石墨烯晶体管的原型，并且乐观地预计不久就会出现全由石墨烯构成的全碳电路并广泛应用于人们的常生活中。
石墨烯还具有超高的强度，碳原子间的强大作用力使其成为目前已知的力学强度最高的材料，并有可能作为添加剂广泛应用于新型高强度复合材料之中。石墨烯良好的导电性及其对光的高透过性又让它在透明导电薄膜的应用中独具优势，而这类薄膜在液晶显示以及太阳能电池等领域至关重要。另外，石墨烯在高灵敏度传感器和高性能储能器件方面也已经展示出诱人的应用前景。可以说，石墨烯的出现不仅给科学家们提供了一个充满魅力与无限可能的研究对象，更让我们对其充满了期待，也许在不久的将来，石墨烯就会为我们搭建起更加便捷与美好的生活。
相当于一层石墨的材料——石墨烯的研究开发在全球范围内正热火朝天地展开。仅2010年发表的相关研究论文就超过了3000篇。其中中国科学院和新加坡国立大学（the National University of Singapore，NUS）在论文数量方面远远领先于其他研究机构。而理应在新材料开发上占有一定优势的日本研究机构却处于苦战之中。
在应用方面引领全球的国家是韩国。其中韩国三星电子已经发表了多项应用石墨烯的触摸面板和高速晶体管等研究成果。
三星目前在产品化的竞争方面也处于领先地位。因石墨烯获得2010年诺贝尔物理学奖的研究人员康斯坦丁·诺沃肖洛夫（Konstantin Novoselov）和安德烈·海姆（Andre Geim）曾在诺贝尔获奖演讲“Nobel Lecture”等上表示三星已经制定利用石墨烯的产品群开发蓝图。开发蓝图中的第一个研发目标就是把石墨烯用做透明导电膜的触摸面板。另外三星还计划于2012年推出配备有该石墨烯制触摸面板的便携终端。
三星曾于2010年6月宣布与韩国成均馆大学（Sungkyunkwan University）共同制作出了30英寸（对角线约76cm）的石墨烯片。这一消息令全球震惊。这是因为实现数10cm对角线大小的石墨烯片一直是人们的梦想。此前制出的最大石墨烯片最大仅能达到对角线为数mm～1cm（韩国曾实现了数cm对角线大小）。
相当于10平方公里大小的食品保鲜膜
这个巨大石墨烯片的制作方法在某种意义上类似于诺沃肖洛夫所采用的使用粘着胶带的“机械式剥离法”。机械式剥离法是先把粘着胶带（最初使用了Scotch胶带，后来使用的是日本的日东胶带）贴在石墨上，然后通过揭下胶带把石墨烯转印到胶带上。成均馆大学等开发出的方法是采用卷对卷的方式把以CVD法制备于铜（Cu）箔上的石墨烯片转印到大型树脂片上。
有许多研究人员和技术人员对这一方法持半信半疑态度。这是因为“假设石墨烯是厚度为10μm的食品用保鲜膜，采用这个方法就相当于要把10km见方的保险膜完好无损地粘贴下来”（某研究人员）。
不过，如果我们不要求像晶体管一样的质量的话，在触摸面板用途中轻微的褶皱和破损可能并不会造成很大影响。或许可以说正是因为触摸面板需要满足的条件较低，才使得触摸面板成为首个开发目标。
当然，在将石墨烯用于触摸面板用途方面还存在几个课题。一是导电性的确保和掺杂（Doping）的稳定性。如果能够制备出完全没有缺陷的单层石墨烯片，那么光透过率将达到97％以上，几乎呈透明状态，同时还可实现高柔性触摸面板。然而由于纯净石墨烯的载流子迁移率较高，但同时载流子密度却非常小，因此由两者乘积所决定的导电率未必较高。为了解决这一问题，需要掺入提供电子和孔洞的杂质，也就是说需要进行掺杂加工。
成均馆大学和三星等开发出的巨大石墨烯片由于最初的掺杂物（Dopant）随着时间的流逝会逐渐消失等，因此导电率的不稳定成为课题。这一课题将在今后的研究开发中予以解决。
产综研等在制造方法开发方面奋起直追
在用于触摸面板的石墨烯开发方面，日本产业技术综合研究所也正在试制A4尺寸大小的石墨烯片和触摸面板。其最大优点在于与成均馆大学的方法相比能够在较低度下制备出石墨烯片，能够采用卷对卷方式进行包括CVD在内的全部工序。谁将率先实现触摸面板的投产?这一问题最快会在未来的1～2年内得到解答。摘自液晶网 |
