據(jù)外媒“石墨烯信息”網(wǎng)8月5日?qǐng)?bào)道，麻省理工學(xué)院的研究人員近日開(kāi)發(fā)出一種柔性透明的石墨烯太陽(yáng)能電池。它可以被安裝于各類物質(zhì)表面上，從玻璃到塑料，連紙張和磁帶也可以。

被譽(yù)為“黑金”的石墨烯近年來(lái)受到科學(xué)界的重點(diǎn)關(guān)注，大有薪薪之火有燎原之勢(shì)。我國(guó)石墨烯的研發(fā)與應(yīng)用又是什么樣的情況呢?

究竟石墨烯是什么?

2004年，英國(guó)曼徹斯特大學(xué)的研究者利用膠帶反復(fù)刮擦石墨片，直至獲得單層的石墨，也就是石墨烯。它是只有一個(gè)碳原子厚度的二維材料，是目前世界上最薄也是最堅(jiān)硬的納米材料，它幾乎是完全透明的，至吸收2.3%的廣，同時(shí)導(dǎo)熱性能和導(dǎo)電性都非常高，結(jié)構(gòu)也非常穩(wěn)定，市場(chǎng)應(yīng)用前景十分廣闊。

科學(xué)家預(yù)言石墨烯將“徹底改變21世紀(jì)”，有可能掀起一場(chǎng)席卷全球的顛覆性新技術(shù)新產(chǎn)業(yè)革命。為此，近10年來(lái)全球從事這個(gè)領(lǐng)域研究的科學(xué)家們，都力求在石墨烯的制備技術(shù)上盡快突破，期望能早日實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，搶占國(guó)際市場(chǎng)制高點(diǎn)。

石墨烯制備技術(shù)還有待提升

石墨烯的制備方法主要分為“自上而下”和“自下而上”兩類方法。“自上而下”法是通過(guò)剝離石墨材料來(lái)制備石墨烯層，如微機(jī)械剝離法、氧化石墨還原法、碳納米管軸向切割法、液相分離法;而“自下而上”法是通過(guò)碳原子的重新排列來(lái)合成石墨烯，如化學(xué)氣相沉積法(CVD)、外延生長(zhǎng)法、有機(jī)合成法等。

目前行業(yè)應(yīng)用上，氧化還原法用的較多。該方法而且可以制備穩(wěn)定的石墨烯懸浮液，解決了石墨烯不易分散的問(wèn)題，而且成本低廉也容易實(shí)現(xiàn)，但是這種制備方法容易帶來(lái)廢液污染和制備的石墨烯存在一定的缺陷。

隨著技術(shù)的不斷改進(jìn)，部分制備方法也從實(shí)驗(yàn)室走向了市場(chǎng)。據(jù)聚碳復(fù)材董事長(zhǎng)陳小剛介紹，其公司采用的是物理法量產(chǎn)石墨烯，該方法能真正實(shí)現(xiàn) “零排放”，并且是世界上少數(shù)能以業(yè)界普遍接受的成本實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)石墨烯。

聚碳董事長(zhǎng)也坦言，聚碳復(fù)材通過(guò)物理法制得少層石墨烯，其主要優(yōu)點(diǎn)是徑厚比大、生產(chǎn)過(guò)程無(wú)污染、保留了二維材料優(yōu)秀的機(jī)械性能和電學(xué)性能。但是這并不是嚴(yán)格意義上的石墨烯。單層石墨烯才是嚴(yán)格意義上的石墨烯。

目前，國(guó)內(nèi)國(guó)外制備出來(lái)的石墨烯基本是少層或多層的。當(dāng)層數(shù)大于10層，一般稱為多層石墨烯。因?yàn)槭┑膬?yōu)異性能會(huì)隨著層數(shù)的增加顯著下降，業(yè)界認(rèn)為，超過(guò)10層便不具備石墨烯材料的優(yōu)異性能。

石墨烯當(dāng)前的制備技術(shù)雖然取得了巨大進(jìn)步，但制備技術(shù)在現(xiàn)階段還是不夠成熟。

資源配備制約著石墨烯產(chǎn)業(yè)化發(fā)展

另外，石墨烯的深度應(yīng)用要從實(shí)驗(yàn)室走向市場(chǎng)的技術(shù)攻關(guān)和資源配備還需一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程。

當(dāng)前市場(chǎng)上石墨烯的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，主要是在重防腐涂料、石墨烯散熱薄膜、石墨烯基電池等方面。事實(shí)上，這些應(yīng)用對(duì)石墨烯質(zhì)量要求不是太高，部分領(lǐng)域產(chǎn)品雖然實(shí)現(xiàn)商品化，性能并沒(méi)有體現(xiàn)出驚人的效果。在新能源領(lǐng)域，有些石墨烯導(dǎo)電劑的產(chǎn)品性能還不能與碳納米管相比，這本身與石墨烯的層數(shù)有關(guān)，石墨烯只能替代部分的傳統(tǒng)材料。

石墨烯優(yōu)良的性能，在實(shí)驗(yàn)室中可以絕佳的呈現(xiàn)，但應(yīng)用到現(xiàn)有產(chǎn)品中，必先解決一些列問(wèn)題。比如，業(yè)界普遍看好石墨烯應(yīng)用到現(xiàn)有動(dòng)電池中，既能提升電池容量又能提高電池的充電速度。

陳小剛介紹，聚碳復(fù)材的工程師掌握了石墨烯和磷酸鐵鋰原位復(fù)合技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)能實(shí)現(xiàn)無(wú)論多大容量都能在5分鐘內(nèi)充滿電的設(shè)想。但是，目前無(wú)論是隔膜、電解液等還不能負(fù)荷這項(xiàng)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。

技術(shù)制約、資源配備在很大程度上制約了石墨烯的發(fā)展，石墨烯在產(chǎn)業(yè)化和尖端利用方面，可以說(shuō)任重而道遠(yuǎn)。

行業(yè)環(huán)境向好

但石墨烯由于薄且硬、透光好、導(dǎo)熱強(qiáng)、導(dǎo)電率高的優(yōu)異性能，其應(yīng)用前景會(huì)非常廣闊。相信在全球范圍對(duì)石墨烯研發(fā)與應(yīng)用的熱度只增不減。業(yè)界預(yù)計(jì)，未來(lái)五年到十年，石墨烯年產(chǎn)能將到達(dá)千噸級(jí)。到2020年，石墨烯工業(yè)化規(guī)劃將取得突破，并到達(dá)千億級(jí)別。

國(guó)家在“十二五”規(guī)劃中間明確將新材料列為重要的戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè);國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)已經(jīng)陸續(xù)撥款超過(guò) 3 億元資助石墨烯相關(guān)項(xiàng)目;國(guó)家引導(dǎo)石墨烯產(chǎn)業(yè)成立了中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟……國(guó)家和各級(jí)政府的一系列的支持政策、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)逐步完善中、民間資本不斷涌入，使石墨烯制備和應(yīng)用技術(shù)得以大力發(fā)展，目前水平已經(jīng)能與國(guó)際比肩。

市場(chǎng)火熱并不見(jiàn)得是壞事

同時(shí)， 國(guó)內(nèi)石墨烯行業(yè)也存在著“研發(fā)熱”、“應(yīng)用熱”的問(wèn)題。主要表現(xiàn)在一些科研單位與材料領(lǐng)域的生產(chǎn)企業(yè)，在概念依然模糊，缺乏開(kāi)發(fā)能力的情況下，就投入大量的資金;或者石墨烯關(guān)鍵核心技術(shù)還沒(méi)有解決，真正意義上的石墨烯產(chǎn)品還沒(méi)出來(lái)，一些研發(fā)與生產(chǎn)單位，就開(kāi)始到處游說(shuō)開(kāi)發(fā)成功。有專家擔(dān)心這些不務(wù)實(shí)、非理性的跟風(fēng)式發(fā)展，嚴(yán)重影響力石墨烯產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

但筆者認(rèn)為，市場(chǎng)這種種“熱”并不見(jiàn)得是壞事。隨著整個(gè)石墨烯行業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展及下游應(yīng)用的成熟，雖然還未出現(xiàn)具有“顛覆性”的應(yīng)用方向，但是在一些相對(duì)成熟的領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越明朗。就目前石墨烯在重防腐涂料、石墨烯散熱薄膜、石墨烯基電池等方面應(yīng)用產(chǎn)生的效益是顯而易見(jiàn)的。“研發(fā)熱”、“應(yīng)用熱”終歸是要通過(guò)產(chǎn)品體現(xiàn)的，而受益的除了產(chǎn)品本身，對(duì)產(chǎn)品所在行業(yè)無(wú)疑也是利好消息。

石墨烯應(yīng)用市場(chǎng)上，無(wú)論資本、企業(yè)、市場(chǎng)如何炒作，將極大程度低提升石墨烯應(yīng)用產(chǎn)品的質(zhì)量和應(yīng)用范圍。石墨烯的運(yùn)用與發(fā)展最后必將是核心技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)，市場(chǎng)自然會(huì)進(jìn)行優(yōu)勝劣汰、資源整合，推動(dòng)石墨烯行業(yè)形成完整、成熟的產(chǎn)業(yè)鏈。

原標(biāo)題:石墨烯行業(yè)過(guò)“火” 并不見(jiàn)得是壞事