石墨烯|我国在芯片领域开辟的石墨烯新赛道,目前进展如何?( 二 )


统计数据显示 , 全球石墨烯第一大技术来源国为中国 , 中国石墨烯专利申请量占全球石墨烯专利申请总量的68% , 位于第二的美国占比为12% , 日本和韩国虽然排名第三和第四 , 但与排名第一的中国差距较大 , 属于全球竞争中的第二梯队 。
从专利申请发展趋势来看 , 2010-2020年 , 美国石墨烯专利申请数量相对领先 , 但是在2013年之后被中国反超 。 2020年 , 中国石墨烯专利申请量为16129项 , 而美国的申请量却下降为859项 。
排名第三的韩国 , 石墨烯专利申请量为486项 , 排名第四的日本 , 石墨烯专利申请量为210项 。


在全球石墨烯研究机构中 , 中国研究机构和公司的占比达到60%以上 , 由于受到专利保护 , 其他国家的科学家虽然可以利用中国的石墨烯专利技术研发实验性的产品 , 但却不能将产品投入大规模商业化生产 , 除非向中国缴纳高昂的专利使用费后 , 方能使用 。 而中国本土公司和研究机构却可以获得低价的专利授权 , 生产相关的石墨烯产品 。

二、成功研制出石墨烯晶体
中科院研究组已经研制出了8英寸石墨烯单晶片 , 无论在尺寸上 , 还是在质量上都在全球处于遥遥领先的地位 , 至少领先美国5年 。 尽管世界各国都在研发石墨烯产品 , 但目前只有中国能够生产8英寸石墨硅片 。 由此可见 , 凭借这项先进的制造技术 , 中国已经在石墨烯领域实现了对发达国家的弯道超车 。
三、发现了合成石墨烯的新方法 , 降低了成本 , 减少了制造环节 , 为大规模工业化生产创造了条件

中国科技大学专家团队已经找到了合成石墨烯的新方法 , 就是利用磁分散电弧产生大面积均匀热等离子体合成石墨烯 。 这种新方法直接改变了过去石墨烯制造过程中的高耗能、低产出的问题 。

科技大研发出的新方法 , 成功地解决了石墨烯受热不均的问题 , 这一方法有望使石墨烯的量产成为可能 。

石墨烯单元的研发 , 成功打破了美国在半导体领域的技术垄断 , 而用石墨烯材所制成的碳基芯片的性能将是硅基芯片的1000倍以上 , 而且碳基芯片的制造是不需要光刻机的 , 这就意味着我国的芯片制造 , 将摆脱对荷兰ASML光刻机的依赖 , 在芯片领域重新开辟了一条新赛道 , 并成为赛道的领跑者 。
石墨烯材料的的应用前景非常广阔 , 除了芯片外 , 它还可以用于导热材料、电池、传感器、生物器件以及海水淡化等许多领域 , 尤其是在军事领域 , 它可以用在当今科技含量最高的太赫兹雷达之中 , 能够监测到隐形战机 , 使得隐形战机无处遁形 , 有助于我国掌握未来空战的主动权 。
石墨烯还可以用来制作飞机、航天器等高端产品 , 石墨烯材料用来制成飞机的防护板 , 可以减轻飞机自身重量并 , 为飞行员提供最好的安全保障 , 目前我国的国产大飞机C919、武直10的防护板技术都是用我国研发的石墨烯复合材料制成的 。
一直以来 , 在飞机制造过程中 , 如何解决刚度和质量的问题 , 始终是科学家们遇到的头号难题 , 而石墨烯材料的出现 , 让人们看到了飞机轻量化和刚度兼得的广阔前景 。 由于石墨烯的超薄、导电性强的特点 , 使用它能够生产出携带更多弹药和燃料的战斗机、轰炸机以及更轻便安全的防弹衣 。

借助石墨烯 , 我们可以研发出超级电池 , 在同等体积下 , 它能够储存的电量是传统电池的数倍 , 充电速度也非常快 , 仅需几秒钟 。