纳米进化史石墨烯到显示器，从硬核到柔软

　　碳纳米管简史
　　碳纳米管： 很多人会对这个名字感到陌生。其实，碳纳米管也是碳材料的一种，可以通俗理解为是由石墨化的碳原子，单层或多层卷曲而成的管状结构。碳纳米管的直径可以小的纳米级，但是长度却可以达到数米，宛如＂一根细长的头发丝＂。
　　不过，虽然碳纳米管的体积极小，但物理性质却极为硬核。根据中国科学院研究员李清文的说法，碳纳米管是强度，是同体积钢铁的100倍。因此，碳纳米管也被看作是人类目前所能制造出的最强最硬的材料。而在实际应用中，碳纳米管也因为极好的导电、导热特性，而被称为是万能材料。在集成电路、电池、传感器等诸多细分领域，碳纳米管都有着广阔的应用前景。
　　从1991年日本物理学家开启碳纳米管的研究至今，国际范围内对于这种新材料的探索已经有30年之久。而国内的头部企业、科研团队也通过持续的研发和努力，实现了碳纳米管领域的诸多突破，＂在部分领域已经处于世界领先水平＂。
　　自碳纳米管被发现30年来，我国研究水平基本上与世界先进水平并驾齐驱，并在部分领域处于世界领先。碳纳米管导电剂一改我国锂电池企业导电剂依赖进口的局面；碳纳米管薄膜成功用于高端户外保暖服以及医疗康复等产业；基于半导体型碳纳米管的集成电路和显示器背板驱动器件也被开发出来；近日，国内最大的碳纳米管生产公司开发的碳纳米管导电剂，一改我国锂电池企业导电剂依赖进口的局面。自被发现以来，碳纳米管就在全球范围内掀起一股研究热潮。近年来，全球加速挖掘碳纳米管技术落地的途径，相关技术突破成果不断。
　　作为最重要的生命元素，＂碳＂一直在生命演化和能源提供方面扮演着举足轻重的角色。1985年，＂足球＂结构的C60一经发现即吸引了全世界的目光。1991年，日本物理学家饭岛澄男在电弧法制备的碳材料中观察到了碳纳米管，从此开启了碳纳米管研究的热潮。碳纳米管就像一根细长的头发丝，它的长度可以达到米级，而直径却可以小到纳米尺度。这么细长的纳米管状结构是怎么制备出来的呢？
　　饭岛澄男首次发现的碳纳米管是通过电弧放电法制得的。现在，碳纳米管已经发展出激光烧蚀法、化学气相沉积法(CVD)、固相热解法等多种制备方法。其中，CVD法因成本低廉、可控性好、易于规模化制备而被广泛采用。作为纳米碳材料家族的重要一员，碳纳米管以其优异的力学、电学和热学特性被誉为＂万能基材＂，在结构功能一体化复合材料、电池电极、集成电路、传感器件、电加热器件等领域具有巨大的应用前景。1996年诺贝尔化学奖得主、富勒烯的发现者斯莫利认为，碳纳米管是人们所能制造出来的最强、最刚、最硬的材料，同时也是最好的热和电的导体。
　　实践落地
　　在碳纳米管基础研究方面，北京大学团队在导电性可控碳纳米管合成、单手性碳纳米管合成与分离等方面做出了重要贡献。而在碳纳米管应用方面，清华大学团队在碳纳米管宏量制备、高强碳纳米管纤维、碳纳米管导电添加剂等方面业绩不菲。2013年，以平行排列的单壁碳纳米管为主要元器件的世界上最小＂计算机＂诞生。近两年，碳纳米管电子器件的性能及尺寸一次次被突破。
　　被称为＂黑金＂的碳纳米管，曾被科学家预言，有望成为＂彻底改变21世纪＂的神奇材料之一。而锂电池导电剂的利用，只是碳纳米管产业化的冰山一角。作为国家战略新兴材料，碳纳米管材料在导电塑料、轻质高强复合材料、宽频段轻质电磁屏蔽、冲击防护、智能材料、电子器件等方面也具有广泛的应用。其中基于碳纳米管的加热膜、导电塑料、复合材料等材料的市场前景也越来越好。
　　有硬的纳米，就有软的纳米
　　显示器这东西，我们都不陌生；但你能想象到可以穿到身上的超薄显示器吗？ 在显示织物内呈现独特的搭接结构，由发光经线和导电纬线交错而成，在电场的激发下，电极和发光层凭借物理搭接即可实现有效发光。
　　纳米科技是21世纪最重要的前沿科技领域之一，对世界各国经济社会发展起到引领作用，对信息、生物、医药、能源、环境、航空航天及国家安全等领域都有着重要影响。为全面提升我国纳米科技的创新能力，国家重点研发计划设立了＂纳米科技＂重点专项，目前该项目已取得了一批重要成果。
　　从模糊到清晰，从单色到彩色，从笨重到轻薄……近几十年来，显示器作为电子设备的重要输出端不断更新迭代，由最初的阴极射线管显示、液晶显示、有机发光二极管显示发展至现在的柔性薄膜显示，取得了长足进步。你曾设想过将显示器穿在身上吗？集器件功能、纺织方法、织物形态于一体，在我们穿的衣服上浏览咨询、收发讯息、进行事件备忘……这是研究者近年来着力探寻的方向。
　　然而，如何将显示功能有效集成到电子织物中，同时确保织物的柔软、透气导湿、适应复杂形变等特性，是智能电子织物领域面临的一大难题。日前，在国家重点研发计划＂纳米科技＂重点专项的资助下，复旦大学研究团队自主研发出全柔性织物显示系统：织物显示求索之旅绝不是一条坦途。2009年，团队提出聚丁二炔与取向碳纳米管复合以制备新型电致变色纤维的研究思路，然而，电致变色仅在白天可见，晚上则无法被有效应用，使用时域大打折扣。
　　2015年，团队在涂覆方法方面取得突破，成功解决了共轭高分子活性层在高曲率纤维电极表面均匀成膜的难题，提出并实现了纤维聚合物发光电化学池，并通过将其编成织物实现了不同的发光图案。但此种方法也有局限，经由发光纤维编织所显示的图案数量非常有限，无法实现平面显示器中基于发光像素点的可控显示。如何在柔软且直径仅为几十至几百微米的纤维上构建可程序化控制的发光点阵列，是困扰团队甚至这个领域的一大难题。
　　是什么使织物拥有了显示特性？其内在结构如何？在电场的激发下，电极和发光层凭借物理搭接即可实现有效发光，该方法可以将发光器件制备与织物编织过程相统一，利用工业化编织设备，实现了长6米、宽0.25米、含约50万个发光点的发光织物，发光点之间最小的间距为0.8毫米，能初步满足部分实际应用的分辨率需求。通过更换发光材料，还可实现多色发光单元，得到多彩的显示织物。
　　超前技术，穿在身上的显示器
　　比起传统的平板发光器件，发光纤维直径可在0.2毫米至0.5毫米之间精确调控，奠定了其超细、超柔的特性。以此为材料一针一线梭织而成的衣物，可紧贴人体不规则轮廓，像普通织物一样轻薄透气，确保良好的穿着舒适度。
　　随后，现实的应用要求也接踵而至。团队研究发现，具有高曲率表面的纤维相互接触时，在接触区域会形成不均匀的电场分布，这样的电场不利于器件在变形过程中稳定工作。而在现实生活中，穿在身上的衣服难免会有磕磕碰碰，也需日常清洗。如何能使显示织物适应外界环境的改变，乃至抵御住反复摩擦、弯折、拉伸等外在作用力，保证发光的稳定性？
　　团队在导电纤维纬线的力学性能方面下足了功夫，通过熔融挤出方法制备了一种高弹性的透明高分子导电纤维。在编织过程中，该纤维由于线张力的作用，与发光纤维接触的区域发生弹性形变，并被织物交织的互锁结构所固定。
　　出良好应用前景
　　除显示织物外，彭慧胜团队还基于编织方法实现了具有光伏织物、储能织物、触摸传感织物与显示织物的功能集成系统，使融合能量转换与存储、传感与显示等多功能于一身的织物系统成为可能。该系统在物联网和人机交互领域，如实时定位、智能通讯、医疗辅助等方面表现出良好应用前景。
　　极地科考、地质勘探等野外工作场景中，只需在衣物上轻点几下，即可实时显示位置信息，地图导航由＂衣＂指引；把显示器穿在身上，语言障碍人群可以此作为高效便捷交流和表达的工具……这些原本存于想象中的场景，或许在不远的将来就能走进人们的生活。
　　（文章内容来源于网络）
　　番外篇：关于显示器制造
　　众做周知~显示器的制造
　　是离不开一个完全无尘的环境的
　　而无尘的环境，就会涉及到一款手套箱产品
　　—百级净化手套箱
　　百级洁净手套箱是一套高性能、高品质的自动吸收水、氧分子的超级净化手套箱，提供一个洁净工作环境需求的密闭循环工作系统，可以满足您特定洁净要求，O2和H2O 1ppm惰性气体防护环境。该系统是为满足客户科研开发而设计的经济型循环净化系统和FFU的手套箱，风机从FFU顶部，将气体吸入并经初、高效过滤器过滤后的洁净气体送回箱体(闭合回路)。
　　产品特点
　　简单： 严格按照德国工艺标准制造，采用西门子7寸触摸屏操作，操作界面简单易于上手。
　　安全： 模块化设计，专业的无泄漏密封技术，超低泄露率 0.001%，（行业标准 0.050%），严格依据标准《EJ_T1096_1999_密封箱室密封性分级及其检验方法》中的一级密封箱室验收。
　　高效： 超低水氧 1ppm，可达0.1ppm，进口净化材料，吸附效率高，一年再生一次，重复利用
　　节能： 整机功率超低，风机和真空泵智能控制
　　百级： 优异的气体均匀分布性能，过滤效率99.999%
　　百级净化手套箱可以广泛应用于无水、无氧、无尘的超纯环境，尤其可应用于OLED、MOCVD的制造；
　　除此之外，在锂离子电池及材料、半导体、超级电容、特种灯、激光焊接、钎焊、材料合成等也能够创造一个完全净化的环境，其中也包括生物方面应用，如厌氧菌培养、细胞低氧培养等实验项目。
　　良好的OLED产品应用范围十分广泛
　　如手机屏幕、电脑屏幕、大型显示器
　　等多种显示产品
　　因此可以说对于显示器材料的生产环境而言
　　百级净化手套箱是一款
　　非常重要的生产保护设备
　　更多百级净化手套箱产品
　　认准伊特克斯手套箱~