从“蒸汽机”到“发电机”，再到“计算机”，这三次科技进步导致了人类的三次工业革命，每一次世界都会发生翻天覆地的变化。现在“智能”正在推动人类的下一次工业革命。
那么智能的关键点在哪里呢？让我们以“智能手机”为例。“智能手机”是智能时代的开端产品。作为人类行为和交流的基本工具，它的创新可以直接影响我们的效率。
众所周知，“智能手机”中有大量的芯片，如音频芯片、视频芯片、电源管理芯片、ISP芯片、WIFI芯片、CPU、GPU、基带等。人们对智能手机的性能要求越来越高，尤其是续航能力，所以这些芯片的负载也越来越高。然而，当材料没有更新时，所有的改进都是定量的，而不是定性的。
现在芯片的材料都是硅，硅的极限宽度是七纳米，已经接近边界了。
所以，这种变化的临界点是材料的创新。
今天我们就来看看新材料之王:石墨烯、稀土、锗。
首先，我们来认识一下自然界最基本也是最神奇的元素——碳。
碳是生命的基本单位。碳原子一个一个排列，进化成氨基酸和核苷酸，然后链与链之间延伸，进化成蛋白质和核酸，再进化成细胞，最后形成昆虫、鱼、鸟、动物、猴子、猩猩，甚至人类。可以说，“碳”是生命世界的支柱。
没有碳，就没有生命。三十或四十亿年来，世界一直回响着生命的交响乐。可以说它的主旨是“碳:元素的化学演变”。
既然碳如此神奇，那么它形成的物质也非同一般。碳原子的不同排列构成不同的物质。
我们通常所说的钻石是由碳原子构成的。碳原子排列成四面体，碳原子位于四面体的角部和中心，对称性很高，从而形成金刚石。
但是钻石是天然物质，所以含有杂质。
但是由碳形成的另一种物体石墨烯就不一样了。它是一个完全纯粹的物体。虽然它也是由碳原子组成的。但是，石墨烯的原子大小结构非常特殊。石墨烯是由一层碳原子组成的二维碳膜。它是世界上唯一只有一层原子的物质，如此特殊，必须用量子场论来描述。
2004年，英国曼彻斯特大学的物理学家成功地将石墨烯从石墨中分离出来，证明了它可以单独存在，因此获得了2010年的诺贝尔物理学奖。
铅笔用的石墨相当于无数层石墨烯叠在一起，而碳纳米管是卷成圆柱体的石墨烯。
石墨烯到底有多神奇？
在塑料中加入1%的石墨烯可以使塑料具有良好的导电性；加入千分之一的石墨烯可以提高塑料30摄氏度的耐热性。
研究人员还发现，细菌细胞无法在石墨烯上生长，而人类细胞可以正常生长。
由于石墨烯的电子在一个平面内，其移动速度达到光速的百分之一，远远超过一般导体中电子的运行速度，因此具有优异的导电性。如果电容器件采用石墨烯，其充放电速度是锂电池的100-1000倍。石墨烯手机充电时间仅需5秒，电池充满，可连续使用半个月！石墨烯电池只需要充电10分钟，一辆环保节能的汽车行驶1000公里都有可能！
很多人抱怨，用不了多久，智能手机一天充几次电，但很快“一天充一次电”的现状将成为历史，充电宝将被新技术淘汰。
同时，就像钻石是地球上自然存在的最坚硬的物质一样，石墨烯也是最坚固的材料，其断裂强度比最好的钢高200倍。
根据这一表现，比尔·盖茨甚至提出要做一个新的安全套佩戴计划，并给英国曼彻斯特大学10万美元基金，用于研发更薄更坚韧的安全套。
在信号传输方面，薄石墨的电子传输速度极快，其处理器的频率有望达到1THz以上，是目前硅片的100到1000倍。根据IBM研究人员在《科学》杂志上展示的石墨烯晶体管，其最高射频速度高达100GHz，而之前的最好成绩是40GHz。
续航能力方面，石墨烯可以承受100 ~ 200兆A/cm2的电流密度，是铜的100倍左右。
在信号传感方面，石墨烯由于表面积巨大，对周围环境极其敏感。即使气体分子被吸附或释放，也能被检测到，从而捕捉到微小的电阻变化。根据新加坡一个研究团队展示的研究成果，石墨烯光敏元件的性能比传统传感器强1000倍。在昏暗的光线环境下，这种传感器仍然可以捕捉到更清晰的物体图像。
此外，一些研究人员试图用石墨烯纳米带制作量子点，他们改变纳米带某些特定位置的宽度，形成量子限制。
军事方面，美军在轰炸科索沃的军事行动中使用了大量石墨炸弹。早在海湾战争中，美军就在伊拉克用这种石墨炸弹瘫痪了萨达姆政府的供电设施和通讯网络。最后伊拉克85%的供电系统瘫痪。
展望未来，互联网正在升级为物联网。不管是5G还是智能时代，未来一定是万物互联。这对智能器件材料的性能、灵敏度和敏感度提出了更高的要求。目前石墨烯已经制备完全，是最好的基础材料。石墨烯是万物互联的基石！
所以石墨烯被称为“黑金”。对于未来的超级计算机，石墨烯也可能成为材料替代品。科学家预测石墨烯将改变21世纪。
鉴于石墨烯的无限应用潜力，世界各国都在不遗余力地推动石墨烯的产业化。2011年，英国将石墨烯确定为未来要发展的四大新兴技术之一。2013年，韩国宣布将在中国组建石墨烯联盟。2013年1月，欧盟委员会将石墨烯列为“未来新兴技术旗舰项目”之一，并提供十年10亿欧元资助，将石墨烯研究提升到战略高度。全球已有200多家机构、1000多名研究人员从事石墨烯研发。
此外，全球各大公司，尤其是通信巨头都在争相投资。三星、苹果、谷歌已经开始积累石墨烯相关的各种专利，未来的竞争大战已经在实验室打响。
华为总裁任郑飞非常看好石墨烯。他认为，一些新技术、新商业模式的颠覆，不足以撼动整个时代。未来这个时代最大的颠覆是石墨烯时代颠覆硅时代。
据悉，中国已成功制造出世界上第一个石墨烯太赫兹芯片，世界上第一个石墨烯基锂离子电池产品——“王恩”已在中国诞生。在锗衬底上直接制备了石墨烯。
《泰晤士报》指出，截至今年年初的2.5万多份石墨烯应用专利申请中，有近三分之一来自中国。只有12份申请来自曼彻斯特。根据2015年全球石墨烯专利数据，中国仍居首位，其次是美国、韩国和日本。
锗储量分布:美国占全球储量的45%，中国次之，占41%，全球分布非常集中。
德国化学家文克勒发现锗。它是一种浅色的金属和半导体物质，它的原子有32个电子。电子在电子工程的作用下在人体内膨胀，通过净化给细胞供氧。研究证明，锗晶体中原子的排列像金刚石一样硬而脆，锗在自然界中分布广泛。铜矿。铁矿、硫化矿、岩石、土壤和泉水中都含有微量锗。地壳中的含量是百万分之七，所以锗含有十一种珍贵的稀有元素。
锗在大健康中的作用:缺氧是一切疾病的根源，锗被称为食用氧。证明锗对缺氧引起的下列疾病有特殊疗效:由于精神紧张加重，血液粘度增高；现代人由于运动不足，新陈代谢迟缓；各种心理因素导致的睡眠不足，身心虚弱；受污染的空气体引起的肺功能下降；吸入过量化学物质等。锗可以抑制辐射造成的损伤，从而减少损伤，修复受损细胞。通过血细胞增加供氧，使血液变得干净。肝癌。对肺癌、胃癌等富含血管的癌症和呼吸系统疾病、哮喘和皮肤病的治疗有特殊疗效。
锗的原子核周围有32个电子，最外层轨道有4个电子不规则运动。一旦温度升高，最外层轨道的一个电子就会被激发偏离轨道。脱离轨道的电子有助于调整生物的离子平衡，使人体神经回路的异常恢复正常，有预防和改善身体不适、按摩温泉的作用。
锗还有调节人体异常电位的作用。当癌细胞电位急剧上升时，锗会抓住癌细胞的电子，使其电位下降，抑制病情恶化。
除了它的抗癌作用，锗化合物已经在抗衰老、类风湿性关节炎、糖尿病和慢性胃炎中进行了测试。
锗粉可以抑制辐射造成的损伤，从而减少损伤，修复受损细胞。通过血细胞增加供氧，使血液变得干净。肝癌。对肺癌、胃癌等富含血管的癌症和呼吸系统疾病、哮喘和皮肤病的治疗有特殊疗效。有助于调节生物的离子平衡，使人体神经回路的异常恢复正常，具有预防和改善身体不适、按摩温泉等功效。锗还有调节人体异常电位的作用。当癌细胞电位急剧上升时，锗会抓住癌细胞的电子，使其电位下降，抑制疾病之邪。
锗广泛应用于光纤通信、红外光学、航空空航天等领域，尤其是光纤领域和民用红外领域。现在国家正在大规模推进5G项目，5G建设中将大量使用高速光纤。5G光纤应用中必须使用的四氧化三锗会越来越多。
高纯锗的技术和应用具有高技术壁垒和超高附加值的特点。目前，13N高纯锗的技术只有美国和比利时掌握和应用，产品在国内禁止销售。高纯锗技术产品利润巨大。由于制备过程涉及区域提纯、单晶生长等对杂质控制要求极其严格的工艺，目前我国企业继续组织13N超纯锗单晶的技术研究。一旦技术突破，相关企业将一飞冲天。因为探测器需要高纯度的锗，所以在所有金属中，探测器需要的最贵的原材料是锎。虽然锎的价格已经大幅降低，但仍需要1300多万美元/克，主要用于探矿。用13N高纯锗单一材料制成的高端高纯锗探测器仪器前途不可限量。
构成现代文明的三大支柱！新材料、信息、能源，这三大支柱的核心部件全部使用稀土，包括镨、钕、铕、钬、铒、锗等。新一代隐藏WIFI是未来的智能设备，包括手机和传感器的无线充电设施，是互联网的核心组成部分。这些装置的材料都需要使用稀土，而太阳能取之不尽，用之不竭。随着科技的进步，未来空的应用是巨大的。太阳能电池巨大空，卫星空站需要太阳能锗电池。
芯片，中国每年进口芯片的成本等于进口石油的成本。芯片的材料几乎都是稀土等微量元素。砷化镓也是传感器的新材料之一。
近日，美国拉斯维加斯发生枪击事件，其他地区也发生了一些恐怖袭击事件。全球安防系统将大规模升级，尤其是红外相机、红外摄像机、红外锗透镜的市场容量将大幅增加。
在任何一个国家，资源为王，稀缺即珍贵，这是一个放之四海而皆准的真理。俄罗斯铝业和美国铝业的股价今年几乎翻了一番。中国特色的中国份额最大的稀有金属估值有待大幅提升。最近锗的价格出现了反转。感谢环保督察，一些锗矿关停，铅锌煤矿减产，一定程度上减少了锗的供应。
事实上，一个国家的稀土消耗量可以判断一个国家的工业水平。任何高、细、尖的材料、原装零件、设备都离不开稀有金属。为什么同样是钢材，别人比你耐腐蚀？就是同样的机床主轴，别人比你耐用，精度高？是不是同样的单晶，别人能达到1650的高温？为什么别人玻璃的折射率那么高？为什么丰田能做到全球最高41%的热效率？这些都与稀有金属的应用有关。目前，日本是世界上最大的稀土消费国，稀土冶金水平居世界首位。中国什么时候能把稀土玩到美日的水平，什么时候你就掌握了目前50%没有掌握的核心技术。所以大家加油吧。。
目前，美国和日本正在大力发展物联网、工业机器人、大数据云计算、新能源，这些都是未来世界发展的重点。从前沿的专利申请可以看出美国和日本现在的做法。目前我们国家的认识是明确的，方向是对的。要看效果。
大数据分析的专利在美国基本都是IBM和微软在用。日本、NTT和富士通垄断。
美国和日本正在抢占物联网的技术和专利。目前，半天企业已经开始应用物联网技术。
世界已经进入万物互联时代。物联网的核心是芯片和传感器，芯片和传感器的主要材料是稀土。中国稀土储量居世界第一。其中锗、锑、钨、钒都占据了全球储量的半壁江山。中国的科技是活水，终将造福全人类。
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