石墨烯的應用前景（一）：“觸摸面板”最快于2012年面世
相當于一層石墨的材料——石墨烯的研究開發在全球范圍內正熱火朝天地展開。僅2010年發表的相關研究論文就超過了3000篇。其中中國科學院和新加坡國立大學(the National University of Singapore，NUS)在論文數量方面遠遠領先于其他研究機構。而理應在新材料開發上占有一定優勢的日本研究機構卻處于苦戰之中。
在應用方面引領全球的國家是韓國。其中韓國三星電子已經發表了多項應用石墨烯的觸摸面板和高速晶體管等研究成果。
三星目前在產品化的競爭方面也處于領先地位。因石墨烯獲得2010年諾貝爾物理學獎的研究人員康斯坦丁·諾沃肖洛夫（Konstantin Novoselov）和安德烈·海姆（Andre Geim）曾在諾貝爾獲獎演講“Nobel Lecture”等上表示三星已經制定利用石墨烯的產品群開發藍圖。開發藍圖中的第一個研發目標就是把石墨烯用做透明導電膜的觸摸面板。另外三星還計劃于2012年推出配備有該石墨烯制觸摸面板的便攜終端。
三星曾于2010年6月宣布與韓國成均館大學（Sungkyunkwan University）共同制作出了30英寸（對角線約76cm）的石墨烯片。這一消息令全球震驚。這是因為實現數十cm對角線大小的石墨烯片一直是人們的夢想。此前制出的最大石墨烯片最大僅能達到對角線為數mm～1cm（韓國曾實現了數cm對角線大小）。
相當于10平方公里大小的食品保鮮膜
這個巨大石墨烯片的制作方法在某種意義上類似于諾沃肖洛夫所采用的使用粘著膠帶的“機械式剝離法”。機械式剝離法是先把粘著膠帶（最初使用了Scotch膠帶，后來使用的是日本的日東膠帶）貼在石墨上，然后通過揭下膠帶把石墨烯轉印到膠帶上。成均館大學等開發出的方法是采用卷對卷的方式把以CVD法制備于銅（Cu）箔上的石墨烯片轉印到大型樹脂片上。
有許多研究人員和技術人員對這一方法持半信半疑態度。這是因為“假設石墨烯是厚度為10μm的食品用保鮮膜，采用這個方法就相當于要把10km見方的保險膜完好無損地粘貼下來”（某研究人員）。
不過，如果我們不要求像晶體管一樣的質量的話，在觸摸面板用途中輕微的褶皺和破損可能并不會造成很大影響。或許可以說正是因為觸摸面板需要滿足的條件較低，才使得觸摸面板成為首個開發目標。
當然，在將石墨烯用于觸摸面板用途方面還存在幾個課題。一是導電性的確保和摻雜（Doping）的穩定性。如果能夠制備出完全沒有缺陷的單層石墨烯片，那么光透過率將達到97％以上，幾乎呈透明狀態，同時還可實現高柔性觸摸面板。然而由于純凈石墨烯的載流子遷移率較高，但同時載流子密度卻非常小，因此由兩者乘積所決定的導電率未必較高。為了解決這一問題，需要摻入提供電子和孔洞的雜質，也就是說需要進行摻雜加工。
成均館大學和三星等開發出的巨大石墨烯片由于最初的摻雜物（Dopant）隨著時間的流逝會逐漸消失等，因此導電率的不穩定成為課題。這一課題將在今后的研究開發中予以解決。
產綜研等在制造方法開發方面奮起直追
在用于觸摸面板的石墨烯開發方面，日本產業技術綜合研究所也正在試制A4尺寸大小的石墨烯片和觸摸面板。其最大優點在于與成均館大學的方法相比能夠在較低溫度下制備出石墨烯片，能夠采用卷對卷方式進行包括CVD在內的全部工序（參閱本站報道）。誰將率先實現觸摸面板的投產？這一問題最快會在未來的1～2年內得到解答。（未完待續，記者：野澤 哲生）
摘自《技術在線》
