我們離“石墨烯時代” 還有多遠

我們離“石墨烯時代” 還有多遠

石墨烯，這個在人們眼中比較生僻的名詞最近因為一條新聞“走紅”。新聞報道稱，鑒于石墨烯所蘊含的無限應用潛力，三星、蘋果和谷歌公司開始積累各種與石墨烯有關的專利，未來的競爭之戰已在實驗室打響。
三大巨頭公司的未雨綢繆不無道理。作為目前已知的世上最薄、最堅硬、導電性最好而且擁有強大靈活性的納米材料，石墨烯成為制造靈活顯示屏、可穿戴設備以及其它下一代電子設備的理想材料，未來在觸摸屏、傳感器、蓄電池等領域的應用充滿了想象。比如，通過它制造出可彎曲的智能手表、可折疊成智能手機的平板電腦、15分鐘便充好電且續航能力達500公里的電動車蓄電池，等等。



　　“一場材料領域的‘革命’正在發生。”昨天上午，石墨烯的發現者和諾貝爾獎獲得者Andre Geim教授在深圳向記者表示，預計三五年之內，石墨烯會有一個驚奇的應用。


　　“石墨烯時代”離我們還有多遠？石墨烯對目前的產品有哪些顛覆性的改變？石墨烯與深圳的產業關聯度如何？深圳對它的研究和產業化現狀如何？在“2014石墨烯高峰論壇”上，記者就此進行了采訪。


　　應用空間無限大


　　三星蘋果谷歌已著手“儲備”專利


　　Andre Geim教授在論壇上介紹，石墨烯是最薄、比表面積最大、最強、最硬、熱導率最高、室溫下平均自由程最長、載流子遷移率最高的二維納米材料，具有獨特的隧道效應、光學性質、滲透性質等特性。石墨烯材料可以廣泛應用于鋰離子電池、超級電容器、太陽能電池、生物質材料、傳感器、超高頻電子及光電子設備、藥物載體，同時可以用作觸摸屏、保護膜、選擇性過濾滲透膜等。


　　彭博社日前發表報道稱，石墨烯因為其本身的特質，很可能成為未來的神奇材料，并在硬件設計和制造業中引起新一輪革命。由于它可以讓設備變得更薄更柔軟，彭博社認為它可能成為蘋果和三星的下一個戰場。目前蘋果、三星和谷歌貌似已經在競爭收購，欲將這種材料用于移動和可穿戴設備中的相關知識產權都收入囊中。據預測，到2016年全球移動設備銷量將高達8470億美元，未來五年可穿戴設備的銷量將高達190億美元。掌握了石墨烯的開發技術就成為公司未來在電子設備市場發展的關鍵。


　　對未來電動汽車的運用或產生革命性影響


　　清華大學深圳研究生院近年來在石墨烯的基礎研究和產業化發展探索方面做出了較大突破。該院院長康飛宇教授向記者介紹，他的研究團隊主攻石墨烯在鎳鋅電池體系的應用，主要瞄準動力電池和新能源儲能電池兩個方面。目前實驗已經取得很好的結果，正準備申請美國、中國的專利技術。


　　“我們要研究一種‘綠色電池’，用來取代現在的鉛酸蓄電池。”康飛宇說，傳統的鉛酸蓄電池具有污染、壽命短等缺點，新型鎳鋅電池的特點是便宜、耐用、安全、容量高，而且充電時間可以大大縮短，這對未來電動汽車的普及將是革命性的影響，因為15分鐘完成充電、續航500公里不是不可能的事，完全可以解決目前電動車推廣中遇到的電池這一核心難題。


　　產業化還在路上


　　歐盟投資10億歐元啟動石墨烯旗艦項目


　　出席論壇的瑞典查爾姆斯理工大學教授 Jari Kinaret是歐盟石墨烯旗艦項目總協調人。他介紹說，2013年，歐委會通過決定，投資10億歐元、期限10年，啟動了歐盟未來新興技術（FET）石墨烯旗艦項目，旨在把石墨烯和相關層狀材料從實驗室帶入社會，為歐洲諸多產業帶來一場革命，促進經濟增長，創造就業機會。石墨烯旗艦項目由瑞典查爾姆斯理工大學牽頭、歐盟15個成員國的100多個研發團隊組成，其中包括4名諾貝爾獎得主。


　　兩三年內價格將從“黃金價”降到“白菜價”


　　對于石墨烯的產業化，康飛宇教授認為“還在路上”。近期來講，要重點解決低成本和規模化生產這兩大問題。


　　康飛宇說，低成本預計明年便可實現。石墨烯目前的價格貴過黃金，最便宜的也要500元/克，但一年之后，就可以降到50元/克，再過兩年，可能就降到1～5元/克的“白菜價”。在工業化方面，目前通過天然石墨剝層等技術，石墨烯的生產已經接近量產的水平，未來兩三年內，便可大規模應用在電池、導電、導熱等材料領域，替代現有的材料。實驗室關于這些方面的應用已經做得很好，正往規模化應用發展。從遠期來講，在觸摸屏、傳感器等器械上的大規模應用還需要三到五年時間，目前這方面的研究仍停留在實驗室階段。


　　研發熱潮已顯現


　　中國國內專利申請數量占全球一半以上


　　康飛宇教授說，2004年，Andre Geim教授和他的學生發現石墨烯，到2010年兩人因此獲得諾貝爾獎，只有6年時間。之后，世界范圍內對它的研究、應用、投資快速升溫。


　　歐盟石墨烯旗艦項目總協調人Jari Kinaret教授用“熱火朝天”來形容目前中國人對石墨烯的研發。據他了解，世界各國對于專利申請的門檻不一，但單從數量上講，中國大陸申請石墨烯技術的專利占到了全球的50%以上。


　　深圳不妨冷靜做好戰略布局


　　石墨烯是新興的新材料產業中重要成員之一，在我市近年來蓬勃發展的新能源、電子信息、生物材料、導熱材料以及復合材料領域都具有廣闊的應用空間。石墨烯與我市現有產業具有良好的契合度，為相關企業的升級換代和產業結構升級提供了契機。


　　康飛宇和他的團隊曾對深圳的石墨烯市場做過調研。調研顯示，目前深圳有十來家中小企業正在從事石墨烯的生產應用，研究機構大概十家。但相比于國內無錫和常州等在石墨烯的開發和應用走在前列的幾個城市，我市的石墨烯產業基本都處于研究階段，沒有形成規模化，產業化進程較慢。康飛宇認為，這與我市眾多企業和機構對石墨烯的認識不足，對下游技術開發和市場需求的反應較慢具有重要的關系。


　　康飛宇希望深圳在石墨烯熱下面要有冷思考。他說，目前全世界對石墨烯的研究和產業化都處在起步階段，真正離市場化還有一段距離，不宜盲目投資。當前，首先要把基礎研究做好，再做投資、規模化生產。對于市政府來說，目前首要的任務并不是“跟風”扶持，而是應該冷靜地進行戰略布局。


　　他說，市政府要做的是引進人才，搭建工程中心和實驗室，做好市場引導，這對企業都是幫助和支持。

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