夏玲

國立教育廣播電台 2012年5月2日

逢甲大學蔡宜壽教授的研究團隊成功地以物理方法結合非化學液相剝離法,可以大量製造單層石墨烯片,2日宣布未來石墨烯將取代電腦晶片,已引起業界的矚目。 

蔡宜壽教授表示,他們的研究團隊簡單地利用每公斤約新臺幣1000元的材料成本即可製造出目前市價每公克11萬新臺幣以上的石墨烯片,未來更可降低至每公斤幾千元臺幣。

蔡宜壽教授指出,石墨稀是碳的新形式,由單層原子組成,排列成蜂窩般的格子狀。雖然這種物質在化學上來說相當簡單,但它的強度、導電性與散熱性能特佳。這是取代半導體晶片的絕佳材料,這也說明了為什麼IBM與英特爾等大廠要花大錢投資在這種只存在微小薄片上的材料。

目 前工業上,如晶片面板廠商,所普遍製造石墨烯的方法為化學氣相沉積法(CVD),但CVD須具備三種條件才能製備石墨烯,分別為:碳源、生長基板(鎳或 銅)和生長條件(壓力、溫度和時間)。不但生產成本高(1公克11萬元台幣),且經濟效益低。CVD製程的溫度約要1000 ℃左右,雖然已經比天然石墨必須經過 2300 ℃的溫度低很多,但若要工業化生產,耗能還是太高。

2010年諾貝爾物理學獎得主,英國曼 徹斯特大學(University of Manchester)物理學家安德烈•海姆(A. K. Geim)和俄國切爾諾戈洛夫卡微電子理工學院(Institute for Microelectronics Technology)的諾沃謝洛夫 (K. S. Novoselov),兩人因「在二維石墨烯材料的開創性實驗」研究而獲獎。兩組物理團隊共同合作,首先分離出單層石墨烯。他們將石墨片放置在塑料膠帶 中,摺疊膠帶粘住石墨薄片的兩側,撕開膠帶,薄片也隨之一分為二。不斷重複這一過程,就可以得到越來越薄的石墨薄片,而其中部分樣品僅由一層碳原子構成 ——石墨烯。通常,石墨烯會隱藏於一大堆石墨殘渣中,很難會如理想一般地緊貼在基板上;所以要找到相當數量的石墨烯,猶如大海撈針。

蔡宜壽教授說,如今他們的研究團隊研究出的石墨烯不但可大量製造,還掌握整個商廠技術,且可掌握它的大小,及運用在導電度上,未來雖還有很長的路要走,但至少已先跨出了一大步,預定五到十年內臺灣將會進入石墨烯時代,屆時也將掀起另一次的產業革命。

今天現場並展示石墨烯25公克成品,市價價值275萬元。逢甲大學表示,目前已引起臺積電、聯電、鴻海、友達、永光、長興化工等企業矚目。

 

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