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“烯时代”到来 Aika爱家领跑石墨烯应用市场
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　　伴随着23日习近平参观曼彻斯特大学国家石墨烯研究院和宣布与曼彻斯顿大学的石墨烯应用研究计划，国内石墨烯产业陡然走热，中国宝安等石墨烯概念股受益大幅上涨。中国石墨烯的快速发展带动全国范围内一大批相关进行石墨烯的产业化发展，其中石墨烯的民用应用领域领先的品牌Aika爱家，已经率先开启石墨烯应用的市场化。
　　中国成石墨烯研究和应用开发大国
　　数据显示，我国是石墨储量最大的国家，石墨储量占全世界已探明储量的72%，同时是石墨烯研究和应用开发最活跃的国家之一，国内石墨烯产业大有可为。由于石墨烯是目前已知最硬、最薄的物质，且具有导热性好、导电性好的特点，一直被认为是半导体、电池、触摸屏等电子元件和电子产品的新一代制作材料，华为此次与曼彻斯顿大学合作，也是希望将石墨烯领域的研究成果应用于消费电子产品和移动应用设备，但是这一合作计划长达两年，相关研究成果何时能投入应用还未可知。
　　Aika爱家发力石墨烯民用产品领先当前市场
　　石墨烯产品进入商用市场仍有待时日，但在民用市场已有成型的产品出现。上月，新锐品牌Aika爱家推出了国内首款石墨烯应用产品--石墨烯护腰京东众筹，该产品充分发挥了石墨烯材料的优点，升温迅速、发热均匀、轻薄贴身。据统计，该产品在京东众筹期间，首日众筹金额突破300万元，最终筹得资金9387502元，成为目前穿戴类产品筹到的最高金额，Aika爱家科技以一款护腰成功敲开了石墨烯民用市场的大门。
　　中国石墨烯产业技术创新战略联盟秘书长李义春对石墨烯民用市场发展亦持乐观态度，李义春表示：“民用石墨烯产品将成为整个产业的杀手锏。此前石墨烯多为添加剂作用，提高材料性能，并不是整体性能展示。最新研发产出的坐垫、腰带都是恒温的，并通过智能化终端进行控制，智能穿戴等民用领域的拓展，将成为石墨烯领域的杀手级产品。”
　　石墨烯领跑者Aika爱家智能应用及解决
　　智能化趋势来袭，传统产品相对于智能产品将越来越缺乏竞争力，实现产品的智能化成为大势所趋。Aika爱家科技技术负责人表示，Aika爱家即将推出的石墨烯智能披肩、智能靠背等产品也将加入更多智能化因素，如设计制作产品APP，用户通过或其他智能终端，就能更加方便的控制温度。
　　Aika爱家本身就是一家科技创新型企业，Aika爱家一直通过高科技智能产品，让大家的生活更轻松、更智能、更开心。可以说，爱家生来就有“智能”基因。因此，Aika爱家团队从接触到石墨烯时，就产生了“用高科技的石墨烯新材料跟智能硬件结合并和未来的挂接”的产品构想。
　　而就在习大大访问英国曼彻斯特石墨烯研究所当天，Aika爱家创始人陈利军就石墨烯产业接受凤凰卫视采访。
　　Aika爱家已在石墨烯民用智能产品设计应用和方案解决方面成为市场先行者。
　　Aika爱家技术负责人表示，现代都市人群工作压力大、生活节奏快，身体大多处于亚健康状态，Aika爱家即将推出的石墨烯智能披肩、智能靠背产品将努力从外观到性能满足现代都市女性的需求。
[ 责任编辑：凤城 ]
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石墨烯的时代，还没有到来
Graphene 氧化 石墨烯 纳米 颗粒 化学气相沉积 制备 材料 特性 强度 导电 半导体 二极管 能隙 带隙
本文作者:魏郎尔
前不久，任正非在接受媒体采访时声称，未来10至20年内会爆发一场技术革命，“我认为这个时代将来最大的颠覆，是石墨烯时代颠覆硅时代”，“现在芯片有极限宽度，硅的极限是七纳米，已经临近边界了，石墨是技术革命前沿”。这里提到的石墨烯，究竟是何方神圣？它真的能带来颠覆吗？
扫描电镜下的石墨烯，显示出其碳原子组成的六边形结构。图片来源：Lawrence Berkley National Laboratory
石墨烯——一种只有一个原子厚的二维碳膜——的确是种令人惊讶的材料。虽然名字里带有石墨二字，：石墨烯导电性强、可弯折、机械强度好，看起来颇有未来神奇材料的风范。如果再把它的潜在用途开个清单——保护涂层，透明可弯折电子元件，超大容量电容器，等等——那简直是改变世界的发明。连2010年诺贝尔物理学奖都授予了它呢！
但它诞生至今都十年了，我的透明手机在哪呢？
其实就在2012年，因石墨烯而获得诺贝尔奖的康斯坦丁·诺沃肖洛夫（Konstantin Novoselov）和他的同事曾经在《自然》上发表文章讨论石墨烯的未来，两年来的发展也基本证明了他们的预测。他认为作为一种材料，石墨烯“前途是光明的、道路是曲折的”，虽然将来它也许能发挥重大作用，但是在克服几个重大困难之前，这一场景还不会到来。更重要的是，考虑到产业更新的巨大成本，石墨烯的好处可能不足以让它简单地取代现有的设备——它的真正前景，或许在于为它的独到特性量身定做的全新应用场合。
石墨烯到底是什么？
石墨烯是人们发现的第一种由单层原子构成的材料。碳原子之间相互连接成六角网格。铅笔里用的石墨就相当于无数层石墨烯叠在一起，而碳纳米管就是石墨烯卷成了筒状。
石墨、石墨烯、碳纳米管和球烯之间的关系。图片来源：
由于碳原子之间化学键的特性，石墨烯很顽强：可以弯曲到很大角度而不断裂，还能抵抗很高的压力。而因为只有一层原子，电子的运动被限制在一个平面上，为它带来了全新的电学属性。石墨烯在可见光下透明，但不透气。这些特征使得它非常适合作为保护层和透明电子产品的原料。
但是适合归适合，真的做出来还没那么快。
问题之一：制备方式。
许多项研究向我们展示了石墨烯的惊人特征，但有一个陷阱。这些美妙的特性对样品质量要求非常高。要想获得电学和机械性能都最佳的石墨烯样品，需要最费时费力费钱的手段：机械剥离法——用胶带粘到石墨上，手工把石墨烯剥下来。
别笑，2004年诺沃肖洛夫他们就是这么制备出石墨烯的。
诺沃肖洛夫团队捐赠给斯德哥尔摩的石墨、石墨烯和胶带。胶带上的签名“Andre Geim”就是和诺沃肖洛夫一同获得诺贝尔奖的人。图片来源：wikipedia
虽然所需的设备和技术含量看起来都很低，但问题是成功率更低，弄点儿样品做研究还可以，工业化生产？开玩笑。要论产业化，这手段毫无用途。哪怕你掌握了全世界的石墨矿，一天又能剥下来几片……
当然现在我们有了很多其他方法，能增加产量、降低成本——麻烦是这些办法的产品质量又掉下去了。我们有液相剥离法：把石墨或者类似的含碳材料放进表面张力超高的液体里，然后超声轰炸把石墨烯雪花炸下来。我们有化学气相沉积法：让含碳的气体在铜表面上冷凝，形成的石墨烯薄层再剥下来。我们还有直接生长法，在两层硅中间直接设法长出一层石墨烯来。还有化学氧化还原法，靠氧原子的插入把石墨片层分离，如此等等。方法有很多，也各自有各自的适用范围，但是迄今为止还没有真的能适合工业化大规模推广生产的技术。
这些办法为什么做不出高质量的石墨烯？举个例子。虽然一片石墨烯的中央部分是完美的六元环，但在边缘部分往往会被打乱，成为五元或七元环。这看起来没啥大不了的，但是化学气相沉积法产生的“一片”石墨烯并不真的是完整的、从一点上生长出来的一片。它其实是多个点同时生长产生的“多晶”，而没有办法能保证这多个点长出来的小片都能完整对齐。于是，这些畸形环不但分布在边缘，还存在于每“一片”这样做出来的石墨烯内部，成为结构弱点、容易断裂。更糟糕的是，石墨烯的这种断裂点不像多晶金属那样会自我愈合，而很可能要一直延伸下去。结果是整个石墨烯的强度要减半。材料是个麻烦的领域，想鱼与熊掌兼得不是不可能，但肯定没有那么快。
显微镜下的一块石墨烯，伪色标记。每一“色块”代表一片石墨烯“单晶”。图片来源：Cornell.edu
问题之二：电学性能。
石墨烯一个有前景的方向是显示设备——触屏，电子纸，等等。但是目前而言石墨烯和金属电极的接触点电阻很难对付。诺沃肖洛夫估计这个问题能在十年之内解决。
但是为啥我们不能干脆抛弃金属，全用石墨烯呢？这就是它在电子产品领域里最致命的问题。现代电子产品全部是建筑在半导体晶体管之上，而它有一个关键属性称为“带隙”：电子导电能带和非导电能带之间的区间。正因为有了这个区间，电流的流动才能有非对称性，电路才能有开和关两种状态——可是，石墨烯的导电性能实在太好了，它没有这个带隙，只能开不能关。只有电线没有逻辑电路是毫无用途的。所以要想靠石墨烯创造未来电子产品，取代硅基的晶体管，我们必须人工植入一个带隙——但是简单植入又会使石墨烯丧失它的独特属性。目前针对这个领域的研究的确不少：多层复合材料，添加其他元素，改变结构等等；但是诺沃肖洛夫等人认为这个问题要真正解决，还要至少十年。
问题之三：环境风险。
石墨烯产业还有一个意想不到的麻烦：污染。石墨烯产业目前最成熟的产品之一可能是所谓“氧化石墨烯纳米颗粒”，它很便宜，虽不能用来做电池、可弯折触屏等高端领域，作为电子纸等用途倒是相当不错；可是这东西对人体很可能是有毒的。有毒不要紧，只要它老老实实呆在电子产品里，那就没有任何问题；可是前不久研究者刚发现它在地表水里非常稳定、极易扩散。虽然现在对它的环境影响下断言还为时太早，但这的确是个潜在问题。
所以，石墨烯的命运究竟如何？
鉴于过去几个月里学界并无新的突破性进展，近日它的这波突发性“火热”，恐怕本质上还是资本运行的炒作结果，应审慎对待。作为工业技术，石墨烯看起来还有许多未能克服的困难。诺沃肖洛夫指出，目前石墨烯的应用还是受限于材料生产，所以那些使用最低级最廉价石墨烯的产品（譬如氧化石墨烯纳米颗粒），会最先面世，可能只需几年；但是那些依赖于高纯度石墨烯的产品可能还要数十年才能开发出来。对于它能否取代现有的产品线，诺沃肖洛夫依然心存疑虑。
另一方面，如果商业领域过度夸大其神奇之处，可能会导致石墨烯产业变成泡沫；一旦破裂，那么也许技术和工业的进展也无法拯救它。科学作者菲利普·巴尔曾经在《卫报》上撰文《不要期望石墨烯带来奇迹》，指出所有的材料都有其适用范围：钢坚硬而沉重，木头轻便但易腐，就算看似“万能”的塑料其实也是种种大相径庭的高分子各显神通。石墨烯一定会发挥巨大的作用，但是没有理由认为它能成为奇迹材料、改变整个世界。或者，用诺沃肖洛夫自己的话说：“石墨烯的真正潜能只有在全新的应用领域里才能充分展现：那些设计时就充分考虑了这一材料特性的产品，而不是用来替代现有产品里的其他材料。” 至于眼下的可打印、可折叠电子产品，可折叠太阳能电池，和超级电容器等等新领域能否发挥它的潜能，就让我们平心静气拭目以待吧。（编辑：Calo）
K. S. Novoselov et al.(2012). A roadmap for graphene. Nature 490, 192–200 (11 October 2012) doi:10.1038/nature11458
Zhigong Song et al. (2013).Pseudo Hall–Petch Strength Reduction in Polycrystalline Graphene. Nano Lett., ), pp
doi: 10.1021/nl400542n
A Schinwald et al.(2012) Graphene-Based Nanoplatelets: A New Risk to the Respiratory System as a Consequence of Their Unusual Aerodynamic Properties. ACS Nano, 6 DOI: 10.1021/nn204229f
Lanphere Jacob D.et al.(2014) Stability and Transport of Graphene Oxide Nanoparticles in Groundwater and Surface Water. Environmental Engineering Science. doi:10.1089/ees..
Matthew Francis, The Graphene Age isn't (quite) here yet. Ars Tecnica, 17 October 2012
Philip Ball, Don't expect graphene to perform miracles. The Guardian, 28 December 2012
文章题图：telegraph.co.uk
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物理学博士
引用 的话：话说你的扫描电镜图（第一张图）怎么是这种颜色，竟然能看到这么精细？是不是应该是原子力显微镜照片？像STM拍出来的，比如这个 作者非常不专业。关于用胶带粘石墨烯那段，根本不是从石墨上粘下来那么简单，而是一小片薄石墨，两面粘胶带（还是专门用来处理样品表面的胶带，而不是最便宜的透明胶），揭开。新的表面再粘胶带，揭开。反反复复几百次，层数不断减半，才有可能得到单层。用力不好就完全破坏样品，成功率非常低。大老板Geim亲自上阵带着Novoselov撕了一年胶带，才得到单层的样品。
Andre Geim还得过2000年的搞笑诺贝尔奖。。。唯一一个既得过搞笑诺贝尔和真正诺贝尔奖的男人
DIY爱好者，万有青年养成计划入围选手
越发觉得投资银行就是社会的寄生虫玩得一手好捧杀
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全部评论(75)
引用文章内容：扫描电镜下的石墨烯，显示出其碳原子组成的六边形结构话说你的扫描电镜图（第一张图）怎么是这种颜色，竟然能看到这么精细？是不是应该是原子力显微镜照片？
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去年以来，协助发明人撰写了几件与石墨烯相关的发明专利，石墨烯来源就是化学氧化法，据说成本远比同重量黄金贵的多……
引用文章内容：环境风险。 石墨烯产业还有一个意想不到的麻烦：污染。石墨烯产业目前最成熟的产品之一可能是所谓“氧化石墨烯纳米颗粒”能说说这个污染到底是咋回事不。
我们大学老师就有一个研究这个，带我们课的那年刚从台湾回来，然后一年以后又去了麻省。。。
C/C复合材料也在尝试这个，哎感觉确实太难
看看英特尔的cpu到底往哪地方走~
还是先拿来做互联或者导热层比较实际。
引用 的话：话说你的扫描电镜图（第一张图）怎么是这种颜色，竟然能看到这么精细？是不是应该是原子力显微镜照片？afm没有这么高的分辨率。应该是高分辨的TEM，或者是球差。至于颜色，应该是后期上色的吧。
引用 的话：像STM拍出来的，比如这个 也可能是作者没想搞到很大一块，就从 石墨上撕下来一块梯田状阶梯状的那种“堆”，看看边缘，找找破碎的，就可能找到一两块小的。我自己动手的感觉是，特别适合实验室里老师教学生。虽然很土，也很像金庸这段“你知道什么是生死符吗？这片冰就是...”
化学气相沉积长石墨烯很靠谱的好不好，不要随便黑
华而不实，有高度没位移，中看不中用的玩意~胶带粘出一层原子，您还是找三体人传授技术去吧！
引用 的话：越发觉得投资银行就是社会的寄生虫玩得一手好捧杀完全同意，都应该送去收容教育。
引用 的话：像STM拍出来的，比如这个 层数不断减半？？？
金属材料学博士
引用 的话：afm没有这么高的分辨率。应该是高分辨的TEM，或者是球差。至于颜色，应该是后期上色的吧。这种图肯定不是TEM的图，STM比较靠谱。原理跟AFM几乎一样，但是精度更高。
程序员，科幻控，历史控
引用 的话：去年以来，协助发明人撰写了几件与石墨烯相关的发明专利，石墨烯来源就是化学氧化法，据说成本远比同重量黄金贵的多……不是有人用刻录机搞激光烧结嘛 我还看了youtube上的视频 做个电容挺好的
引用 的话：这种图肯定不是TEM的图，STM比较靠谱。原理跟AFM几乎一样，但是精度更高。还真是STM，没看图例默默去面壁...另外现在分辨率最高的应该是球差吧
在空气中不氧化？
要替代硅，还有很长的路要走，制备问题，本身材料的问题（如禁带宽度为0）、以及伴随着硅芯片一系列芯片设计、生产、兼容的问题，不过确实是个很有吸引力的材料
&p&想到十三叔在武大说的，媒体工作者大都没有理工科背景，缺乏对科学最起码的了解和尊重，一想到这，果壳任重道远。
微电子专业的同学感觉要跨到材料学也挺费劲的
金属材料学博士
引用 的话：还真是STM，没看图例默默去面壁...另外现在分辨率最高的应该是球差吧不知道诶。STM不是都搞出“键”了吗。AP的分辨率一直都是原子级的，球差也是原子级，反正都看不到原子以下的东西。基本可以认为“原子级”是现在所有技术的极限了，这几个技术分辨率极限应该暂时没有太大差别才对。PS，上次听搞物理的同学讲，他们已经能控制量子井了，不知道是用什么手段观察的。
引用 的话：不知道诶。STM不是都搞出“键”了吗。AP的分辨率一直都是原子级的，球差也是原子级，反正都看不到原子以下的东西。基本可以认为“原子级”是现在所有技术的极限了，这几个技术分辨率极限应该暂时没有太大差别才...好有高科技范~~~
金属材料学博士
引用 的话：好有高科技范~~~咱这是叶公好龙，STM买不起针，AP太繁琐不想学，球差修正TEM太复杂了也不想学……也就是看看人家吹牛跟着起起哄罢了。
引用 的话：像STM拍出来的，比如这个 实际上这幅图是用TEAM，即相差校正透射电子显微镜拍摄的，这幅图来自作者赶快重新看清楚这篇文章，再改正扫描电镜的错误说法。
电子工程硕士
引用 的话：越发觉得投资银行就是社会的寄生虫玩得一手好捧杀反正人家弄到小钱钱了，这种就是要吹，不然哪来的钱，没钱搞个毛？美帝生物信息那里不是吹的上天了？哪个现在赚钱了？
N年前上化学课的时候看到这个东西 貌似叫巴克管
我也不知道- - 没想到那么多年后还没有实现应用 革命尚未成功 同志任需努力啊
引用文章内容：可是前不久研究者刚发现它在地表水里非常稳定、极易扩散。是不是打错字了非常稳定？
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违法和不良信息举报邮箱：&&&&举报电话：石墨烯会走入寻常百姓家吗？
近日，一种石墨烯智能发热理疗系列产品如护腰、围巾、发热户外服等，让人眼前一亮，其集轻便、可移动且有温度于一身，令很多人连连点赞。请关注——石墨烯会走入寻常百姓家吗？
母亲腰肌劳损畏寒怕冷，需要个保暖护腰；伏案久常颈椎酸痛，有个便携理疗仪就好了；小孩体质弱易感冒，天冷时不得不把他裹得很厚……秋冬时期，一些朋友在想方设法寻找有效的保暖御寒方式，而市面上很多产品在便捷性和取暖效果上还不尽如人意。
近日，由江苏省产业技术研究院、常州市石墨烯科技产业园在北京主办的“走进烯时代·2015石墨烯生活应用”新闻发布会上，深圳烯旺新材料科技股份有限公司推出的全球首款石墨烯智能发热理疗系列产品如护腰、围巾、发热户外服等，让人眼前一亮，其集轻便、可移动、有温度于一身，令很多人连连点赞。这是不是意味着神奇的石墨烯材料因2010年诺贝尔物理奖之后，在短短几年开启走入寻常百姓家的大幕呢？
有温度的石墨烯暖人心
石墨烯护腰貌似平常，科技日报记者将其围在腰部，竟顿感后腰处温暖宜人。拿下仔细一看，原来其内含一层能发热的薄膜，并有一条很细的缆线与腰带端兜里一个名片夹大小的方盒连接。
江南石墨烯研究院名誉理事长、深圳烯旺新材料科技股份有限公司董事长冯冠平教授介绍说：“传统护腰升温慢、温度低，且不便于携带，而石墨烯护腰由内衬层、石墨烯加热膜层和外敷层组成，其内的碳原子产生的热能3秒内迅速升温，仅10秒可达35℃。石墨烯独特的晶粒取向可让护腰产品均匀发热。起主要作用的加热膜由无锡格菲电子薄膜科技有限公司生产的石墨烯制成。小方盒是USB插口充电器，采取蓝牙控温和控制盒控温模式，可持续恒温发热5—6小时，有三个档位供调节。像这样有温度的系列产品还有护腿、围巾、户外服和坐垫等，轻薄柔软便于携带。”
这类石墨烯产品的理疗效果怎样？清华大学医学院王钊教授回答说，研究发现，除了智能保暖，石墨烯在发热过程中产生的8—14微米远红外线是最适合人体健康的波段，能与生物体内细胞的水分子产生最有效的“共振”，促进生物生长和血液循环，强化各组织之间的新陈代谢和增加再生能力，提高机体的免疫能力，从而起到医疗保健作用。
冯冠平强调，未来这类石墨烯应用产品还会进一步优化和完善，例如护腰也可以用手机控制；3年后其中的充电器体积会减小一半。目前，常州已启动让在户外执勤的公安交警使用“石墨烯”户外服。
石墨烯具有高导热性
目前，在既有的一些应用中，石墨烯材料被称作工业味精，少量添加到一些材料中能增强一定性能，那么对于这一系列新产品业内专家如何评价呢？
中国石墨烯产业联盟秘书长李义春博士对科技日报记者说：“现在国内外推出的各式各样的石墨烯产品主要是作为添加剂使用。尽管其部分性能为原有材料提供了非常好的性价比，但是这些产品并没有展现出石墨烯最优异的性能。而新产品上的发热膜材料完全基于石墨烯高导热性而制造，石墨烯在其中起到了主要作用，在加热保暖上具备了其他传统产品不可替代的优势。而运用了这一属性的石墨烯生活应用新品的面世，将彻底颠覆人们对传统保暖产品及方式的认识，重新定义‘保暖产品’，开创‘新保暖’的石墨烯时代。这属于‘杀手级’的产品，而只有这样的产品才有未来。”
据冯冠平介绍，除了将石墨烯的高导热性用在可穿戴设备上，还可以用于室内采暖。室内面积10平方米只需一幅石墨烯采暖画便可使整个房间迅速温暖，其表面温度最高可达75℃—85℃，电热转换率高至99%，不仅大大提升取暖效果和节约用电成本，还美化节省室内空间及提升生活品味。值得一提的是，由于现在冰箱的耗电量主要是因除霜造成，不久后重量级的用途是将这种属性用于冰箱除霜的高效节能上，可大幅度降低能源消耗，也许会引发制冷行业的革命。
石墨烯产业化前景广阔
近些年来，欧洲一直高度重视发展“石墨烯旗舰计划”，并斥巨资投入研发。从国际态势看，我国的石墨烯应用产品处于怎样的态势呢？
江南石墨烯研究院院长张朝晖对科技日报记者说，由于石墨烯本身是非常新的材料，世界上除了中国外，欧美及亚洲的日韩，不管是政府、研究机构，还是企业都投入巨资在这个领域。应该说，我国率先抓住了机会，现在与世界研究水平相比基本上齐头并进，并且有些方面还走到了前面，特别是在应用方面，包括现在推出的石墨烯加热膜，不仅仅发挥出这种材料的性能，更重要的是还能与人们的需求紧密结合。
李义春指出，为防止像多年前纳米技术一哄而上的混乱局面，中国石墨烯产业联盟在国内已全面整合资源和围绕创新基地布局，分别在哈尔滨、青岛、常州、北京、上海和深圳展开，使政府、产、学和研紧密结合，形成聚合效应；在国际上，密切与英国、意大利、澳大利亚和西班牙等国家交流与合作。相比欧洲目前停留在基础研究阶段，我国在创新应用的推进速度方面几乎领先一个台阶，已成为全球石墨烯产业的领跑者。2020年预计以展现石墨烯真正属性的应用产品将达万亿产量。未来我国石墨烯的发展将不可限量，除了即将掀起的智能穿戴革命，在太阳能、环保、军工、制造等各行业都有极为广阔的应用前景。}