加州理工學院發現獲取高品質石墨烯新技術

　　美國加州理工學院（California Institute of Technology）的研究人員日前開發出了室溫下只需5分鐘就能在銅箔上形成幾釐米見方高品質石墨烯的技術。這項技術可能會給太陽能電池、螢幕的透明電極、燃料電池的氫離子滲透膜、高品質隔離膜以及柔性電子整體帶來很大的影響。

　　石墨烯是已知的世上最薄、最堅硬的奈米材料，它幾乎是完全透明的，只吸收2.3%的光；導熱系數高達5300 W/m·K，高於碳奈米管和金剛石，常溫下其電子遷移率超過15000 cm2/V·s，又比奈米碳管或硅晶體高，而電阻率只約10-8 Ω·m，比銅或銀更低，為世上電阻率最小的材料。因其電阻率極低，電子遷移的速度極快，因此被期待可用來發展更薄、導電速度更快的新一代電子元件或電晶體。同時，由於石墨烯實質上是一種透明、良好的導體，也適合用來製造透明觸控螢幕、光板甚至是太陽能電池。

　　由於其獨有的特性，石墨烯被稱為“神奇材料”，科學家甚至預言其將“徹底改變21世紀”。曼徹斯特大學副校長Colin Bailey教授稱：“石墨烯有可能徹底改變數量龐大的各種應用，從智慧手機和超高速寬頻到藥物輸送和電腦晶片。”

　　此前，主要有兩種方法可以獲得高品質的石墨烯。一種是將膠帶貼在石墨上再揭下來，從而將石墨烯剝下來的“機械剝離法”。不過，這種方法難以實現量産，所獲得的石墨烯尺寸較小，直徑還不到1mm。

　　另一種方法是化學氣相沉積（CVD）法，具體是將銅箔加熱至1000℃左右，向其中加入甲烷（CH4）等碳源後形成石墨烯。這種方法雖然能夠獲得直徑在1cm左右的高品質石墨烯，但需要高溫且複雜的工藝，而且需要花費約10個小時。

　　此次的技術是CVD法的一種，但工藝溫度為室溫，而且只需約5分鐘就能形成幾釐米見方的高品質石墨烯。具體方法是首先用氫電漿體來清潔銅箔的表面。然後，向其中加入碳源。由此獲得的石墨烯面積大而且缺陷非常少，其載流子遷移率在合成製作的石墨烯中屬於最高水準。

　　據美國加州理工學院科研人員介紹，因實驗差錯在過度加熱的銅箔上形成了高品質的石墨烯，由此才發現了此次的工藝。（野澤哲生）

　　日立金屬公司研製出新型磁芯材料

　　日立金屬公司前不久開發研製出了高頻特性出色的錳鋅（Mn-Zn）類鐵氧體磁芯材料“ML95S”和“ML90S”。新材料在幾兆赫（MHz）高頻範圍內的磁芯損耗較小，可使網路設備、汽車以及智慧手機配備的部件實現小型化和節能化。

　　在此之前也有過在0.5MHz～5MHz的高頻範圍採用鎳鋅（Ni-Zn）類鐵氧體材料的討論，日立金屬此次通過組合使用粉末控制技術和熱處理技術，實現了與Ni-Zn類鐵氧體材料相比飽和磁通密度更高、磁芯損耗更小的Mn-Zn類鐵氧體材料。這種材料在接近實際使用環境的高溫環境下（80～100℃）的磁芯損耗較小，因此可以抑制功耗和發熱量。

　　採用該材料後，可使變壓器和電感器支援高頻化和大電流化，實現網路設備的小型化和節能化。今後，日立金屬還計劃把這款材料用於汽車電裝部件和便攜終端。

　　近幾年，伺服器等網路設備的容量和速度不斷提升，尤其是數據中心，為了降低空調電費、改善設施整體的能量效率，強烈要求網路設備實現小型化、降低排熱量。與此同時，隨著伺服器電源中使用的半導體的高頻化和大電流化技術不斷發展，所採用的變壓器和電感器等無源部件也要求支援高頻化和大電流化。但在高頻範圍驅動原來的無源部件時，主要部材——磁芯材料的磁芯損耗非常高，因此電力轉換效率會出現下降。而且發熱量也較大，可能會給周邊部件帶來影響。這就需要在高頻範圍內磁芯損耗較低，而且不易發熱的磁芯材料。

　　據悉，日立金屬將在總部們于日本鳥取市的日立Ferrite電子公司和廣東省廣州市的日立金屬（香港）有限公司番禺工廠生産這種新材料。（松田千穂）

　　富士通開發出可彎曲或拉伸的藍芽信標

　　富士通研究所最近開發出了可以彎曲或拉伸的Bluetooth Smart信標（Beacon）。這款産品通過太陽能電池驅動，無需花時間更換電池，厚度為2.5mm、重量為3g。富士通研究所將對新産品的穩定工作和連續運作等性能進行驗證，力爭2016年度實現實用化。

　　智慧手機已經深深駐紮到了我們的生活裏，下一個普及的技術會是啥？移動定位技術很可能會成為新寵。

　　我們使用智慧手機的大多數時間都是在室內度過的，但GPS衛星的微波信號無法穿透建築物，且建築墻壁對基站信號的阻礙也比較嚴重，因此目前的室內定位有著非常巨大的誤差，基本可以説達到了不可使用的地步，真正的解決方法目前看來只有一個——在室內安放信標。如同燈塔用燈光給迷航的船隻指示方位一樣，藍芽信標則是用載有藍芽數據包的無線電波給迷航的移動設備（以及他們的主人）指示方位。

　　然而，藍芽信標的無線通信模組一般在啟動時需要消耗大量的電力。據介紹，此前要想通過太陽能電池進行驅動的話，就需要採用電池等大型蓄電元件。而且，還需要可監測蓄電元件中是否儲存了足夠電力的電源控制電路。這些蓄電元件和電源控制電路等部件的尺寸較大，不適合彎曲或拉伸。

　　富士通研究所此次開發出了可在即將通信之前，暫時停止電源監控功能以抑制功耗，將電力用於通信啟動的電源控制技術。由此，將蓄電元件的尺寸降至原來的1/9左右，電源控制電路也實現了簡化。最終，部件所佔面積降至原來的1/6左右。另外，可彎曲和拉伸讓新款信標的設置自由度得到提高，因此可以應用於此前難以設置的場所以及衣服和人體等形狀經常發生變化的物體。（河合基伸）

　　（以上資料來源於日經技術線上）