激辩石墨烯前沿技术 刘忠范、彭练矛、张锦、刘云圻等院士齐现北京石墨烯论坛

为促进石墨烯产业创新发展，充分发挥石墨烯在新材料产业中的支撑作用，推动创新链、产业链、资金链精准对接，推动石墨烯前沿技术与产业深度融合发展。10月24日，由北京石墨烯研究院主办的“2022北京石墨烯论坛”在北京成功开幕。

美国哈佛大学 Philip Kim教授、中国科学院院士刘忠范、中国科学院院士彭练矛、中国科学院院士张锦、中国科学院院士刘云圻、中国科学院半导体所所长谭平恒等石墨烯及相关领域知名专家学者、企业家、政策研究及投融资领域专家等齐聚北京，交流石墨烯前沿技术，分享产业观点，共襄石墨烯产业发展大计。

Correlated Electron States in Twisted Multilayer Graphene

Philip Kim | Harvard University，USA

Philip Kim教授介绍了单壁碳纳米管到目标衬底的微米级精密转移等研究进展。

《碳基电子学：从材料到芯片》

彭练矛 中国科学院院士

2005年，国际半导体技术路线蓝图ITRS显示，CMOS技术在2020年左右达到其性能极限。业界急需加速发展一两种最有前途的新型信息处理器件，用以制定详细的路线图，加速产业发展。

碳基纳米电子学被认为是需要重点关注和投资的技术，用以加速半导体产业发展。因为碳纳米管是理想的电子材料，具有特殊的一维结构，极大的压抑了背散射。它还具有理想的无悬挂键结构；拥有极高的迁移率，超小的本征电容；还拥有超小的管径，极小的静电控制等特性。

《烯碳纤维的控制制备与应用探索》

张锦 中国科学院院士

从最早的天然纤维到合成纤维，到发展成如今的高性能合成纤维，下一代纤维会是什么样的？

轻质高强是纤维材料性能的永恒追求之一，它是重要战略物资，也是重要基础材料，轻质高强纤维在众多领域中拥有巨大需求。

下一代的纤维应该具备功能性，如导电、导热、屏蔽、阻燃、抗紫外线、抗静电等。此外纤维还将具备智能化，可以感知外界环境变化或刺激，并作出响应。

当前高性能纤维中，实验拉伸强度和理论拉伸强度相差很远，而且国内的自给率不高。轻质高强、功能、智能纤维的国产化势在必行。发展纳米碳材料是破局之道。

《二维材料的可控制备和传感器》

刘云圻 中国科学院院士

常用的石墨烯制备方法包括胶带剥离、SiC热解、外延生长、电弧法、化学法、CVD法等。其中，CVD法被研究得最多，因为既能实现产品高质量，也能实现宏量制备，是其他方法无法取代的。

尽管石墨烯的发现被赋予诺贝尔奖，但还有很多未解决的基本科学问题，如可控生长及机制问题，其缺乏高质量均一单层单晶的可控制备方法，无法在绝缘衬底上直接生长高质量石墨烯；电学性能调控问题，缺乏能带调控方法，难以实现N型掺杂；开发器件新应用的问题，用于有机电子器件及其他领域的问题待解决。

《石墨烯材料的拉曼光谱研究及其标准化》

谭平恒 中国科学院半导体所所长

分析廊曼光谱的强度、峰宽、线形、极化，以及对环境因素的改变，可以研究出非常重要的物理性质。

廊曼光谱是非常有利的手段鉴别石墨烯材料，在石墨烯的标准化里起到重要作用。

《硅对硅氧碳负极材料界面反应的作用与石墨烯包覆》

魏飞 清华大学化学工程系教授

硅基材料是最具潜力的负极材料，但硅基材料存在很大问题。硅基负极与负极石墨负极相比，在能量密度、安全性、原材料储量方面均较理想，但循环稳定性不足。循环稳定性差的核心原因在于与石墨的导电性相比，硅的导电性相差1亿倍。

业界提出一系列解决策略，如硅嵌入石墨的方法，这能够解决导电性问题，但没有解决稳定界面的问题。针对界面的改性，硅的循环稳定性与石墨负极相比仍有很大的差距。

Graphene Photonics For Optical and Wireless Communications

Marco Romagnoli | Advanced Technologies for Photonic Integration, National Interuniversity Consortiumfor Telecommunications

石墨烯是碳的同素异形体，它是单层的C原子，以六边形排列在晶格上。石墨烯支持的光子器件具备多种优势，可以拥有超高载流子迁移率，使数据传输超过性能最好的以太网。在石墨烯中，几乎所有的光能都可以转化成电信号，可大规模降低功耗，提高效率。

《关于氧化石墨烯可加工性的新见解》

黄嘉兴 西湖大学材料学讲席教授

从氧化石墨烯的加工制备来看，氧化石墨烯被视为化学加工石墨粉末。石墨粉末的加工方法十分有限，如果不用胶黏剂，石墨粉末加工比较困难。如果将其氧化，剥离后就可以得到分散液，分散液可以被加工成任意形态。

氧化石墨烯最大的优势是可以在水中分散，因此可以像在水里分散其他粉末一样，去分散和使用它。它可以变成凝胶态，进而得到橡皮泥态。橡皮泥状态的一个特点就是它开始有了压缩模量，可以使得储存和运输变得非常经济。

《碳纳米管薄膜产业化之路探索》

李清文 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所副所长

碳管有没有未来？能不能成为基础材料？碳管的未来市场驱动力在可穿戴和个人防护。比如在智能手机、平视显示、柔性OLED、电子报纸、高性能电池、超级电容器、集成电路、立体电路、光调制器、电子皮肤、射频标签、集成电路互联材料、新一代节能光源、轻质高强材料等领域，具有广泛应用前景。

碳管目前的产业集中在粉体环节，其实高附加值在纤维和薄膜，产业化较为艰苦。

实现碳管薄膜等的产业化要重视品质，拓展性市场。要特别注重可靠性和低成本。可靠性的技术要经过长期积累。

《石墨烯类电子器件研究进展》

秦石乔 国防科学技术大学光学工程和物理学教授

石墨烯属于本征零带隙半金属，无法实现在开关电路的应用。为了解决这个问题，业界通过双柵结构施加垂直位移电场打开石墨烯能道，打开的能道大小约等于100m Ev/V/nm。

国际上也陆续出现了新的办法实现打开石墨烯能道，最典型的是今年报道的在铁磁介质上双层石墨烯已经实现了能道的打开。该方法是将双层石墨烯放在铬的卤素化合物上，机理在于卤素化合物负电性强，把双层石墨烯的电子吸到卤素化合物铬的一边，双层石墨烯放正电，给了石墨烯很强的负极电场。由极化电场打开石墨烯的能道。

封面来源于图虫创意