中科院金屬所與四川金路集團聯(lián)合開發(fā)石墨烯透明導(dǎo)電膜
2010年，諾貝爾物理學(xué)獎授予英國曼徹斯特大學(xué)的安德烈·蓋姆（Andre Geim)和康斯坦汀·諾沃肖洛夫（Konstantin Novoselov)兩位科學(xué)家，以表彰他們在二維材料石墨烯方面的開創(chuàng)性實驗研究，石墨烯由此作為新材料領(lǐng)域一顆閃亮的新星開始逐漸被大家所認識。它以其優(yōu)異的物理化學(xué)性能被廣泛應(yīng)用于電子、信息、能源、航空、航天等多個領(lǐng)域，其中觸摸屏用透明導(dǎo)電膜是其最接近實用化的應(yīng)用實例之一。
觸摸屏上游原材料包括導(dǎo)電薄膜、導(dǎo)電玻璃、油墨膠材、控制IC等，其中導(dǎo)電薄膜占材料成本的40%。目前，觸摸屏采用的導(dǎo)電薄膜材料主要是氧化銦錫（ITO)，它是一種陶瓷薄膜，與其它導(dǎo)電氧化物薄膜相比，具有更好的透光性和導(dǎo)電性，因此得到廣泛應(yīng)用。但近年來，由于銦價格的上漲帶動了ITO價格的上漲，導(dǎo)致觸摸屏成本長期居高不下，另外，國內(nèi)企業(yè)尚不具備生產(chǎn)ITO導(dǎo)電薄膜的能力，基本依賴進口，從而導(dǎo)致國內(nèi)觸摸屏產(chǎn)能受到制約。這一切不利因素讓人們開始期待開發(fā)一種新材料取代ITO，石墨烯成為最有可能取代ITO的材料之一。
石墨烯具備較高的載流子遷移率且厚度較薄。一般來說，高透明性與高導(dǎo)電性是互為相反的性質(zhì)。從這一點來看，ITO 正好處在透明性與導(dǎo)電性微妙的此消彼長（Trade-off）關(guān)系的邊緣線上。這也是超越 ITO 的替代材料遲遲沒有出現(xiàn)的原因。石墨烯在理論上有望避開這種此消彼長的關(guān)系成為理想的透明導(dǎo)電膜。其原因是，由于載流子遷移率非常高，即使載流子密度較低，導(dǎo)電性也不容易下降。而載流子密度較低的話，會比較容易穿過更大波長范圍的光。相當(dāng)于單個原子的超薄厚度同樣有助于提高透明性。另外，與不適于彎曲的 ITO 相比，石墨烯還具備柔性較高的優(yōu)勢。
不過，石墨烯透明導(dǎo)電膜的制備目前還處于實驗室階段。大面積石墨烯的制備以及石墨烯的無損轉(zhuǎn)移技術(shù)還存在一定的難度，此外，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化還需要時間。但是，相信在不久的將來，石墨烯將以其優(yōu)異的性能、低廉的價格，逐步取代ITO，成為導(dǎo)電薄膜的首選材料。
2011年6月，四川金路集團股份有限公司與中國科學(xué)院金屬研究所簽署了關(guān)于《石墨烯基透明導(dǎo)電薄膜的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化》協(xié)議，協(xié)議中表明，四川金路集團先期分三次向中科院金屬所投入1500萬研發(fā)資金，用于開發(fā)石墨烯基透明導(dǎo)電薄膜、三維網(wǎng)絡(luò)散熱材料和動力電池用電極材料，中國科學(xué)院金屬研究所承諾在三年內(nèi)實現(xiàn)大尺寸觸摸屏用性能優(yōu)異的石墨烯透明導(dǎo)電薄膜（尺寸7-10英寸，透光率大于90%，面電阻小于350 W/ð）的制備技術(shù)、轉(zhuǎn)移技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化可行性，金路集團負責(zé)產(chǎn)業(yè)化實施及市場開發(fā)工作。目前，金屬所已具備制備4英寸大小的透明導(dǎo)電膜及技術(shù)。因此，可以預(yù)見，石墨烯透明導(dǎo)電膜的產(chǎn)業(yè)化指日可待。
