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【吴碧娥／北美智权报 编辑部】
2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈・海姆（Andre Konstantin Geim）和康斯坦丁・诺沃肖洛夫（Kostya Novoselov），成功在实验中从石墨中分离出石墨烯，证实它可以单独存在，并在2010年拿下诺贝尔奖。随著电子产品大量工业化后，面临体积和散热技术的瓶颈，各大厂商再次将厚望寄予石墨烯，华为、三星在石墨烯手机上互较高下，是2019年手机的一大亮点，石墨烯正式进入商业化量产阶段，不再只是近身技术而已，各种石墨烯穿戴式的贴身产品纷纷出炉。
由石墨烯旗舰计画（Graphene Flagship）筹画并获得欧盟执行委员会(European Commission)与GSMA支持的Graphene Pavilion，在2019年世界行动通讯大会（MWC）上，展出超过20个基於石墨烯材料技术的原型装置，包括行动装置、健康监测及各项穿戴式装置应用，这些原型和设备将可能改变未来的电信与人类生活。
在今年的MWC展会中，Graphene Flagship将焦点聚集在「未来电话」、「未来可穿戴式设备」，以及「未来家园」三大领域，参观者可以亲眼看到石墨烯技术如何提高互联网连接速度，同时降低与数据传输相关的成本和能耗，进而改变通信业的面貌；同时也能改善健康相关穿戴式产品的准确度，并降低了功耗。
石墨烯将改变手机技术和电信，手机主要制造商已经在研究使用石墨烯来增强网路设备的各种可能性。从高速数据通讯到耐用复合材料、夜视镜头和音频技术，石墨烯的可能性可说无穷无尽。石墨烯独特的性能可与超宽频（Ultra-wideband，简称UWB）通讯和低功耗相结合，满足物联网和即将到来的工业4.0需求，使得石墨烯设备成为5G、物联网和工业4.0发展的关键因素。
未来手机：石墨烯电池
过去手机大厂都是仰赖大面积的金属背板、限制最高温度来控制手机散热，随著智慧型手机越做越轻薄，电池散热和降低功耗势必是要解决的大问题。2016年时，瑞典查尔姆斯理工大学（Chalmers University of Technology）Johan Liu研究团队发现一种利用石墨烯薄膜冷却电子产品的新方法，透过使用叠氮矽烷胺基增强石墨烯薄膜，成功将散热效率提升到76%，该项研究为电子元件提供了新的热能管理方案，利用在电子产品上能够达到快速降温的作用。石墨烯一跃成为终结手机锂电池时代的秘密武器。
2018年6月，大陆知识产权局公告了一项由华为与剑桥大学联合申请的石墨烯散热专利，专利显示华为发明了一种官能化石墨烯及其制备方法，而在去年10月，华为推出的智慧型手机Mate 20 X，选择了超大容量的5000mAh电池，搭载的就是由石墨烯加上「液冷散热系统」（HUAWEI SuperCool）组合，主推高效散热、低温稳定运行，这也是石墨烯技术首次在智慧型手机上得到应用。华为2019年新推出荣耀Magic2手机，除了主打3D仿生感光技术，也继续采用石墨烯散热技术，解决游戏玩家遇到游戏体验不流畅、长时间手持手机感到烫手的情况。
虽然华为首先将石墨烯技术应用在手机上，但三星却抢先一步在2017年布局了基於石墨烯电池解决方案的专利，去年10月三星官方微博曾经分享「石墨烯电池，利用锂离子在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性，开发出的一种新能源电池。使充电容量增加45%，在60度高温下仍可持续稳定，而且十几分钟就可以充满电」，暗示三星已完成石墨烯技术研发，在短时间内可进行商用，2019年三星旗舰手机 Galaxy Note 10相当可能采用石墨烯电池，据称充饱电只要12分钟，成为三星新款手机的卖点。
耳机也用石墨烯
Nanene是一种采用专利制造方法生产的高品质少量石墨烯，具有可扩展性、成本效益、环保性，由英国曼彻斯特大学开发，并与英国石墨烯公司Versarien合作，目前已进入商用化阶段， Versarien拥有可扩大生产规模的Nanene库存。Versarien利用Nanene特性，以石墨烯涂层制造技术，创造了一种比传统材料更薄更柔韧的耳机隔膜，测试发现Nanene可增强音频波的高音和低音表现，这款耳机现已上市，售价约为台币1800元。
图四、Versarien推出的石墨烯耳机Nanene®Graphene-Enhanced Audio。
图片来源：Versarien
未来的穿戴式设备：石墨烯健康追踪器
另一方面，石墨烯可侦测环境变化的敏感性，将成为可穿戴技术的重要元素，实现新智慧健康设备或担任环境传感器，在未来可穿戴设备中发挥关键作用的一部份。
石墨烯具备可挠性（pliability）、导电性、高硬度、轻薄、延展性、坚固、透明等特性，若能利用石墨烯在光电和机械的技术特性，可以超越其他材料的限制，成为监测生命特徵的关键元件。ICFO运用石墨烯可以适应任何表面的特性，据以发展出皮肤贴片的UV传感器，可监测使用者的阳光曝晒程度并连线至行动装置，在使用者阳光曝晒达设定临界值时发出警讯。此外，石墨烯还能用於监测紫外线的多功能光检测平台，可将石墨烯贴片结合紫外线检测器NFC晶片，直接与手机连结进行紫外线监测，保护皮肤健康。
图五、ICFO发展出石墨烯健康追踪贴片
图片来源：Graphene Flagship
而轻质的石墨烯嵌入式泡沫，能反应出压力变化情形，可结合在所有类型的鞋子中进行追踪，让电子产品和我们更贴身互动。剑桥大学剑桥石墨烯中心研发出一款可进行详细性能监控的智慧鞋垫，以鞋垫中的石墨烯泡沫追踪足部的压力分布，用於运动分析和矫正足部。
图六、石墨烯压力感应鞋垫
图片来源：Graphene Flagship
未来家庭：石墨烯家居用品
若将石墨烯创新运用在智慧建筑内部，因为不用受形状因素的限制，更具环保、高效和互动性。从更精确的传感器到更高效的太阳能电池板、或是智慧生态材料研发、可以过滤空气和水中的污染物，石墨烯将能提高我们的生活品质。电子钥匙是石墨烯应用在NFC器件的第一个例子，石墨烯NFC天线可应用在几种柔性材料中，为金属天线提供可靠和环保的替代品，显示石墨烯在家庭自动化中的新应用潜力。
图七、石墨烯电子钥匙CNR
图片来源：Graphene Flagship
石墨烯可以掺入常用建筑材料中，像是在混凝土中以石墨烯产生高导电性复合材料。根据义大利公司Italcementi研究，石墨可作为智慧创新建筑的解决方案，为地板和墙壁加热、室外除冰、电气接地，和传感导电石墨烯混凝土，提高智慧家居的舒适性和安全性。
此外，石墨烯可以制造具有高功率效率和长寿命的大面积钙钛矿太阳能电池，采用石墨烯相关材料有助提高太阳能电池的稳定性和效率，石墨烯优异的电气特性也正在发展为未来的清洁能源。
图八、以石墨烯发展太阳能可持续能源
图片来源：Graphene Flagship
污染和空气品质差是全球健康问题的主要原因，物联网技术推动了准确、即时的环境监测，由爱沙尼亚塔尔图大学（University of Tartu）研发的石墨烯空气嗅探器（Graphene Air Sniffer），展示了基於石墨烯制造的微型传感器，可以检测空气中极低水平的有害气体，如二氧化氮或臭氧。
图九、用於空气污染的石墨烯电子鼻Graphene Air Sniffer
图片来源：Graphene Flagship
资策会产业情报研究所（MIC）所长詹文男认为，石墨烯因为快充与散热优势而被应用於资通讯产品，今年MWC展会可观察到此项材料已被运用於微型感测晶片，贴附在手机甚至是人体皮肤上，协助各式感测机能的穿戴化，石墨烯正式从近身科技走入贴身科技，预期将为智慧医疗与健康等应用创造出庞大的潜在商机。