石墨烯改写白光LED技术 再度引资本市场热捧

虽然 LED 产品普及到如此地步,但是仍然面临这一个巨大的问题,就是制作 LED 的原材料稀土元素越来越少。为了解决这个问题,研究者正在研究一种避开稀土元素制作而成的全新的 LED,用石墨烯改写现在的白光 LED 技术。

在 LED 进入大众视野的几年过程中,技术的进步和人类需求的提高起到了绝大部分作用。即便是家用的没有损坏的传统照明,也逐渐被白光 LED 所取代。因为白光 LED 设备在功耗和照明的效果上有巨大的优势。

虽然 LED 产品普及到如此地步,但是仍然面临这一个巨大的问题,就是制作 LED 的原材料稀土元素越来越少。为了解决这个问题,研究者正在研究一种避开稀土元素制作而成的全新的 LED,用石墨烯改写现在的白光 LED 技术。

灯泡改用石墨烯?为了省钱,也为了地球

在LED照明领域,石墨烯极好的化学和物理稳定性、优良的导电性、定向的散热效能,可有效增加LED的导热导电性能,起到降低成本的作用。

目前的的白光 LED,也称为白光二极管,其白色光主要由单晶、多晶两种方式实现。多晶的意思是由不同颜色的 LED 封装在一起,通过颜色互补的方式显示出白色光。而单晶的方式就比较简单了,通过单一蓝光 LED 和其表面黄色磷光体组成的,磷光体的黄光和蓝光 LED 的混合,会让视觉上有白光的效果。以上两种工艺,都无法避开使用稀土元素。

最近,台湾国立清华大学的研究者在《ACS Nano》上发表了一篇文章,其中指出研究者使用稀土元素以外的材料制作出了可以发白光的 LED 产品。这个 LED 以碱金属锶为基础,搭建了金属有机框架(MOF),在 MOF 的上下分别结合了石墨烯等材料,构成了可以直接发出白光的 LED。

MOF 是一种非常有前途的材料,它是由金属离子和有机材料配合形成的。在过去的 20 年中,广泛应用做化学分离器、药物输送、气体储存、催化等领域。而在光电领域却极难见到这个材料,因为 MOF 一般多孔、导电性差。

在早期的研究过程中,可以发出白光的 MOF 基本是由不同种稀土元素复合在一起。为了解决以上问题,应改用导电性能较好的元素,但同时这个元素也要能在激发下发射款频段的光。研究者换用了有机配体,使用了碱土金属锶制备 MOF 材料。

在 MOF 表面,加上了透明电极石墨烯,提高了载流子迁移率,也不会特别影响光学性能。由于石墨烯优良的导热性能,新型白光二极管的导热性能更好。

在 MOF 材料外围,研究者还组合了石墨烯、二氧化硅、氧化锌。使其在电驱动可以发光。使用 MOF 材料来制造发光器件,给了人们一个全新的思路。

测试结果表明,作为发光器件,其光线的显示范围非常接近于自然光(图中绿色点),作为半导体器件,其稳定性也较好,在测试的两个月期间,几乎没有性能下降。

在性能之外,这个材料的环保意义更加重要,由于新型 LED 没有使用稀有元素,大量减少了稀土元素的使用量,稀土元素越来越少的现在,减少使用稀土元素非常重要。同时,这也能减少开采稀土元素所造成的环境污染。

新材料发射出的光线与自然光非常贴近,不会有强烈的蓝色光出现。由于不用遮挡其他颜色光,发光效率得以大大提升。减少了电力的消耗,温室气体的排放量也会降低。

从常见的灯泡到电子设备中的液晶面板越来越多的设别开始使用 LED 作为光源,无论从资源的保护来讲,还是从环境的保护来讲,全新白光 LED 技术的出现都是极好的。

近两年石墨烯在LED照明领域的研究频频传出捷报。2015年来自哥伦比亚大学、首尔国立大学(SNU)、以及韩国标准科学研究院的研究团队,用石墨烯—做出了世界上最薄的电灯泡。这种新型的“宽带”光源可以集成到芯片中,并为实现薄如原子的柔性透明显示器、以及基于石墨烯的片上光通信铺平道路。近日,来自土耳其的科研人员公布了一项最新的研究成果,即将石墨烯油墨印刷在纸张上制成的显示屏原型。这是个相当简单的设备,但此种技术有望被用于制造具备独特光学性能的柔性显示屏。

资本热炒石墨烯

而在股市上,当所有股票都低迷的时候,只有石墨烯概念股上演着全线飘红的奇迹。从这个角度也可见其火爆程度。

目前,国内已经有很多企业纷纷发展布局石墨烯领域的产品研发和投资。2016年以来,石墨烯概念股如东旭光电、华丽家族、方大炭素、中泰化学等备受资本追捧。

东旭光电是照明行业布局石墨烯的代表企业。今年,7月9日,东旭光电曾宣布总计投资5亿元建设石墨烯生产线、锂电池正负极材料生产线和一家动力电池电芯工厂。而在今年2月份,东旭光电还宣布水和石墨烯产生电力成功点亮了LED灯泡。

财报显示,今年上半年,东旭光电营业收入28.82亿元,归属上市公司股东净利润5.46亿元,分别较上年同期增长89.08%、36.46%。“东旭光电业绩继续保持稳定增长,一方面得益于上半年玻璃基板行业整体趋势向好,另一方面则得益于公司的玻璃基板产能基础进一步夯实。”东旭光电总经理王立鹏表示。其主要看点就在石墨烯新材料业务布局上。

东旭光电副总经理王忠辉介绍说,石墨烯是东旭光电未来重要业务方向,东旭正围绕该产业进行战略性布局。除投资石墨烯制备等,东旭光电表示,上半年还组建了总额3亿元的产业基金,未来用于进行石墨烯先进技术和资产并购。也就是说,其在该领域投入的资金将超过8亿元。

王忠辉表示,东旭光电将按照“内生+外延”双轮驱动的发展模式进行石墨烯产业构建,“石墨烯基锂电池快速充放电技术在动力电池领域的应用是我们核心一环。”

虽然,石墨烯发展势头迅猛,前景十分乐观,但就目前而言,石墨烯产业正处于概念导入期、产业化突破前期。整体上,还处在以研究为主的阶段,产品大都处在实验室阶段,产业化进程相对较慢,因此,也要警惕过度的资本炒作会给产业带来虚假繁荣的泡沫。

根据报告,石墨烯产业发展目前还处于初级阶段,预计到2020年,全球石墨烯才形成完整产业链,且市场规模将达1000亿元,其中中国占比达50%至80%,中国将在全球石墨烯行业中起到主导和核心作用。中国处于石墨烯技术原创国的首位,专利受理数量大幅领先于其他各国,但却存在低成本量产难、推广成本巨大、上游强下游弱的不争事实。

目前,国内企业正在努力实现石墨烯工业化生产。随着石墨烯量产的实现以及应用技术方面的不断突破,未来,石墨烯产业化道路越走越宽广。

本文来自OFweek,本文观点不代表石墨烯网立场,转载请联系原作者。

发表评论

您的电子邮箱地址不会被公开。