10月29日，來自英國曼徹斯特大學(xué)的安德烈·蓋姆在中國青島舉辦的“2015中國國際石墨烯創(chuàng)新大會”上受到明星一般的歡迎。他如今與“萬能材料”石墨烯一樣出名。就在此前的10月23日，中國國家主席習(xí)近平參觀了蓋姆所在的曼徹斯特大學(xué)國家石墨烯研究院。當(dāng)天上午，華為宣布與曼徹斯特大學(xué)進(jìn)行共同開發(fā)ICT領(lǐng)域的下一代高性能技術(shù)的合作研究，研究如何將石墨烯領(lǐng)域的突破性成果應(yīng)用于消費(fèi)電子產(chǎn)品和移動通信設(shè)備。華為創(chuàng)始人任正非此前多次談到石墨烯，提出“將來最大的顛覆是石墨烯時代，將顛覆硅時代”，并認(rèn)為未來10年至20年內(nèi)將爆發(fā)一場技術(shù)革命。
什么是石墨烯？為何它引起各國大力投入？石墨烯是由單層碳原子層構(gòu)成的蜂窩狀晶格二維原子晶體，理論厚度僅0.34納米，具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性能、力學(xué)性能、較高的電子遷移率等特性。這些特殊而優(yōu)異的性能，使得許多科學(xué)家在尋找其商業(yè)化突破，希望應(yīng)用到日常生活當(dāng)中。例如，人們每天接觸到的智能手機(jī)，有一塊既能導(dǎo)電又非常透明的觸摸屏。石墨烯就具備這樣特性，導(dǎo)電性極好而且?guī)缀跬该?，其?qiáng)度和柔韌性比目前的透明電極材料氧化銦錫(ITO)更好，今后將用于手機(jī)屏。
2004年，安德烈·蓋姆等兩位英國物理學(xué)家成功從石墨中分離得到石墨烯，并因此榮獲2010年諾貝爾物理學(xué)獎。當(dāng)時安德烈·蓋姆反復(fù)用透明膠帶粘在石墨上，然后一遍又一遍撕膠布，直到膠帶上的石墨越來越薄，到了一個原子的厚度，獲得了單層石墨即石墨烯，固定在石英片上。這個制備單層石墨烯的過程成為趣談，在石墨烯中，六邊形的原子結(jié)構(gòu)清晰可見。
作為材料界的新星，石墨烯是目前已知室溫下最好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱材料，是人類已知強(qiáng)度最高的物質(zhì)，具備極高的透光性和極大的比表面積。優(yōu)異的性能使得它在多個領(lǐng)域具備變革潛力，已經(jīng)有所建樹的包括散熱材料、柔性觸摸面板、微型傳感器、二次電池、芯片材料等等。它不僅有望使鋰電池功效倍增，更有望替代硅，制造未來新一代超級計(jì)算機(jī)。有人把石墨烯喻為人類在21世紀(jì)最重要的材料。用它可給手機(jī)、電動車快速充電，同時續(xù)航時間長。而且，石墨烯強(qiáng)度極高，將秒殺鋼鐵等材料。已經(jīng)有人腦洞大開，準(zhǔn)備未來用石墨烯修建通往太空的軌道。
前景光明但真正應(yīng)用尚有限
理論上石墨烯前景光明，但目前真正應(yīng)用的還較有限。20多年前碳納米管(石墨烯的姊妹材料)也被報(bào)道稱有很多現(xiàn)實(shí)應(yīng)用，但到今天幾乎沒有商業(yè)化途徑?，F(xiàn)在人們將注意力轉(zhuǎn)向石墨烯，畢竟其性能更優(yōu)異，但需要克服的障礙也很多，大規(guī)模制造和商業(yè)化為時尚早。
盡管現(xiàn)在石墨烯產(chǎn)業(yè)遍地開花，但魚龍混雜，一方面跟真正的石墨烯薄膜關(guān)系并不十分密切的石墨礦資源受到熱捧，另一方面純粹炒作石墨烯概念的產(chǎn)品也層出不窮。專家稱，中國石墨烯的產(chǎn)業(yè)化走在世界前列，但基礎(chǔ)研究沒有跟上。國外從研發(fā)到產(chǎn)業(yè)化主要由大企業(yè)如三星[微博]、索尼、IBM[微博]等主導(dǎo)，而國內(nèi)主要是科研院所、大專院校，往往與應(yīng)用脫節(jié)。國家工信部原材料工業(yè)司司長周長益上月底透露，包括石墨烯產(chǎn)業(yè)在內(nèi)的國家新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃正在編制并即將出臺。他說，工信部正會同有關(guān)部門擬定加快石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的若干意見，指導(dǎo)建立石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟，積極組建石墨烯產(chǎn)業(yè)聯(lián)合創(chuàng)新中心，加大對行業(yè)發(fā)展的服務(wù)。
海通證券(16.71, 0.00, 0.00%)高級分析師施毅指出，目前液相氧化還原法是石墨烯量產(chǎn)的主要制備方法，制備的石墨烯價格可降至10元/克以下，成品多為粉材、漿料，可間接成膜，適合中低端應(yīng)用?；瘜W(xué)氣相沉積法可直接制備石墨烯薄膜，質(zhì)量更高，性能更好，但價格非常昂貴。未來若技術(shù)進(jìn)步、需求放大帶動規(guī)模效應(yīng)，成本有望快速降低。
“石墨烯是跟碳纖維、納米管類似的新材料，關(guān)鍵是看用在哪里。”不少專業(yè)人士認(rèn)為，現(xiàn)在國內(nèi)很多企業(yè)打著石墨烯的旗號，或者炒作股票，或者爭取國家基金，真正做石墨烯并且能賺錢的企業(yè)很少。喧鬧的背后，一些商業(yè)應(yīng)用依然是對現(xiàn)有材料有限改進(jìn)，并沒有質(zhì)的提升，而用石墨烯替代硅、制造“超級計(jì)算機(jī)”的夢想還遙不可及，即使在柔性顯示、微電子器件中的應(yīng)用，也需要一定時間。
概念股股價“水漲船高”
全球石墨已探明儲量的72%在中國，這使得中國在大規(guī)模、低成本石墨烯制備方面占有先機(jī)。同時，我國石墨烯領(lǐng)域的科技論文數(shù)量及專利申請數(shù)量均高居世界首位，是世界上石墨烯研究開發(fā)領(lǐng)域最活躍的國家之一。根據(jù)《中國制造2025》 重點(diǎn)領(lǐng)域技術(shù)路線圖(2015版)，中國石墨烯產(chǎn)業(yè)未來十年的發(fā)展路徑也得到明確，總體目標(biāo)是2020年形成百億產(chǎn)業(yè)規(guī)模，2025年整體產(chǎn)業(yè)規(guī)模突破千億。
