中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：2014年2月初，歐盟未來(lái)新興技術(shù)(FET)石墨烯旗艦計(jì)劃發(fā)布了首份招標(biāo)公告和科技路線圖，介紹了擬資助的研究課題和支持課題，以及根據(jù)領(lǐng)域劃分的工作任務(wù)，每項(xiàng)課題都涉及多項(xiàng)工作任務(wù)。根據(jù)路線圖，石墨烯旗艦計(jì)劃將分初始階段和穩(wěn)定階段兩部分進(jìn)行。初始階段：2013年10月1日—2016年3月31日，共資助5400萬(wàn)歐元(6102萬(wàn)美元);穩(wěn)定階段：2016年4月開(kāi)始，預(yù)計(jì)每年資助5000萬(wàn)歐元(5650萬(wàn)美元)。
該科技路線圖的核心內(nèi)容是提出了13個(gè)重點(diǎn)研發(fā)領(lǐng)域：
1. 標(biāo)準(zhǔn)化
為了擴(kuò)大石墨烯及相關(guān)材料(GRM)的產(chǎn)品市場(chǎng)，對(duì)GRM材料的技術(shù)評(píng)估和分類(lèi)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化是必要的。GRM通常具備多種功能描述方式，需要強(qiáng)制定義的標(biāo)準(zhǔn)程序來(lái)衡量他們的屬性，以確保材料在不同的應(yīng)用市場(chǎng)中質(zhì)量的一致性和可重復(fù)性。
2. 化學(xué)傳感器、生物傳感器與生物界面
石墨烯及相關(guān)材料對(duì)分子間相互作用非常敏感，是制造化學(xué)傳感器的理想材料，理論上可以實(shí)現(xiàn)單分子檢測(cè)，更進(jìn)一步還能開(kāi)發(fā)用于生物系統(tǒng)的界面?zhèn)鞲衅?。新興傳感技術(shù)與生物學(xué)的融合能實(shí)現(xiàn)亞細(xì)胞分辨率的細(xì)胞表面動(dòng)力學(xué)研究，并制造出新型器件。該課題旨在研究與開(kāi)發(fā)基于GRM的醫(yī)用新技術(shù)。
3. 薄膜技術(shù)：從納米流體到納米諧振器
薄膜是很多應(yīng)用和工業(yè)工藝的核心，如海水淡化和水過(guò)濾、化學(xué)分析、能源獲取、高頻電子產(chǎn)品。石墨烯具有高力學(xué)強(qiáng)度，有作為最終薄膜的獨(dú)特潛力。石墨烯膜對(duì)小型電子信號(hào)非常敏感，非常適合應(yīng)用在納米電機(jī)械系統(tǒng)(NEMS)，也被用作支持投射電鏡成像和生物傳感器等。
4. 面向能源應(yīng)用的催化劑
綠色能源的一個(gè)主要挑戰(zhàn)是確保實(shí)現(xiàn)能源的持續(xù)可用性或者是能源系統(tǒng)的壽命與目標(biāo)應(yīng)用一致，如電動(dòng)車(chē)，智能手機(jī)等。這兩個(gè)問(wèn)題通常需要不同的儲(chǔ)能/生產(chǎn)解決方案與電化學(xué)設(shè)備的關(guān)鍵部件結(jié)合。這些關(guān)鍵部件包括電池、燃料電池和超級(jí)電容器。其中的一些電化學(xué)的組件或質(zhì)子交換膜燃料電池需要大量的稀缺和昂貴的鉑(Pt)催化劑，強(qiáng)烈影響其進(jìn)入市場(chǎng)。摻雜少量石墨烯可以促進(jìn)催化作用，從而延長(zhǎng)電源設(shè)備壽命。
石墨烯電池
5. 面向復(fù)合材料和能源應(yīng)用的功能材料
納米材料可以為增加當(dāng)前設(shè)備的能量轉(zhuǎn)換效率提供一個(gè)可行的策略。石墨烯由于其電子(即高載流子遷移率)和力學(xué)性能可以提供更好的網(wǎng)絡(luò)，承受充放電過(guò)程中很大的體積變化，維持有效的電子收集和運(yùn)輸。
6. 面向高性能、輕質(zhì)技術(shù)應(yīng)用的功能涂層和界面
石墨烯及相關(guān)材料由于其原子厚度，是修改/完善的涂料性能的一個(gè)理想方案。石墨烯優(yōu)良的力學(xué)、熱、電性能有利于提升高性能涂料的穩(wěn)定性，防止嚴(yán)酷的環(huán)境下的電磁損害。
7. GRM與半導(dǎo)體器件的集成
GRM與傳統(tǒng)的基于硅、砷化鎵(GaAs)、氮化鎵(GaN)、磷化銦(InP)的半導(dǎo)體器件的集成，可以提升混合系統(tǒng)的性能。該課題旨在針對(duì)GRM膜的轉(zhuǎn)移與鍵合開(kāi)發(fā)一種產(chǎn)業(yè)級(jí)的可擴(kuò)展方法，從而實(shí)現(xiàn)GRM在半導(dǎo)體平臺(tái)上的后端集成。相關(guān)提案須關(guān)注GRM的轉(zhuǎn)移與鍵合，以及GRM與半導(dǎo)體器件間界面的設(shè)計(jì)。結(jié)合了GRM和半導(dǎo)體材料兩者功能的混合系統(tǒng)應(yīng)作為工作集成器件發(fā)揮其潛能。
基于氮化鎵的單片微波集成電路
8. 新的層狀材料和異質(zhì)結(jié)構(gòu)
面向功能電子和光電、能帶結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用，需要改性的石墨烯，或石墨烯與其他半導(dǎo)體設(shè)備的結(jié)合。
9. 面向射頻應(yīng)用的無(wú)源組件
該課題旨在開(kāi)發(fā)與測(cè)試天線、電子互連、熱擴(kuò)散層、過(guò)濾器和微機(jī)電系統(tǒng)等無(wú)源組件在高頻電子領(lǐng)域的不同應(yīng)用。該課題還關(guān)注包括可用開(kāi)關(guān)控制的屏障、自混合天線與光學(xué)透明器件在內(nèi)的新型微波天線與器件。
10. 硅光子學(xué)的集成
該課題旨在面向下一代計(jì)算與通信系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)集成GRM與硅波導(dǎo)和無(wú)源光路的方法，特別是可使現(xiàn)有的類(lèi)CMOS硅制造基礎(chǔ)設(shè)施在未來(lái)實(shí)現(xiàn)晶片規(guī)模集成的可擴(kuò)展方案。
美國(guó)IBM公司的硅納米光子學(xué)芯片
11.石墨烯、相關(guān)二維晶體和雜化系統(tǒng)的原型研究
12.更新石墨烯、相關(guān)二維晶體和雜化系統(tǒng)的科技路線圖
13.開(kāi)放性課題。
(本文由空天防務(wù)觀察授權(quán)發(fā)表，作者：航空工業(yè)發(fā)展研究中心，胡燕萍)
