中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：石墨烯是一種由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)新材料，它輕如空氣，又堅(jiān)比鋼鐵，以其優(yōu)異的導(dǎo)電性、透光性和強(qiáng)韌度在電子、能源、環(huán)境、生物等多個(gè)領(lǐng)域具有非常大的應(yīng)用潛力。有了它，可彎曲折疊的屏幕、更薄更耐用的電池、更小的處理器都不再是幻想。自從本世紀(jì)初英國(guó)曼徹斯特大學(xué)教授安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫從石墨中成功剝離出單層石墨烯以來(lái)，許多國(guó)家都對(duì)這種神奇的材料展開(kāi)了深入的研究。
即將在南京召開(kāi)的中國(guó)國(guó)際石墨烯創(chuàng)新大會(huì)，旨在通過(guò)學(xué)術(shù)、產(chǎn)業(yè)交流互動(dòng)，建立廣泛的國(guó)際合作關(guān)系，推動(dòng)全球石墨烯產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)突破。
發(fā)展前景廣闊，“中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)”有望走向世界
安德烈·海姆認(rèn)為：“沒(méi)有量化生產(chǎn)，試驗(yàn)性材料將不會(huì)有生命力”。石墨烯如何形成產(chǎn)業(yè)鏈，惠及千家萬(wàn)戶，也成了全球研發(fā)和產(chǎn)業(yè)界的重要課題。
石墨烯在中國(guó)已經(jīng)初步形成了產(chǎn)業(yè)化。根據(jù)中國(guó)經(jīng)濟(jì)信息社發(fā)布的《2016—2017中國(guó)石墨烯發(fā)展年度報(bào)告》，2016年我國(guó)石墨烯市場(chǎng)總體規(guī)模突破40億元，石墨烯相關(guān)產(chǎn)品的銷售額達(dá)30億元左右。根據(jù)中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟預(yù)測(cè)，2017年我國(guó)石墨烯市場(chǎng)規(guī)模將快速擴(kuò)大，有望突破100億元。我國(guó)有望成為全球最大的石墨烯消費(fèi)國(guó)家。
據(jù)介紹，石墨烯的價(jià)格根據(jù)純度、厚度等不同需求差別很大，要求最苛刻的超級(jí)電容器所需石墨烯價(jià)格約為每克1000元，而涂料等要求較低的石墨烯價(jià)格可以低至每克幾十元。
目前中國(guó)石墨烯材料的年產(chǎn)能維持在3000噸左右，而需求量?jī)H為100余噸。這意味著，石墨烯下游市場(chǎng)仍有待進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，產(chǎn)業(yè)前景十分廣闊。據(jù)悉，本次中國(guó)國(guó)際石墨烯創(chuàng)新大會(huì)向國(guó)內(nèi)外征集了100余項(xiàng)科研成果，吸引了超過(guò)400家國(guó)內(nèi)外企業(yè)與會(huì)。
另外，隨著產(chǎn)業(yè)化的不斷推進(jìn)，石墨烯方面的標(biāo)準(zhǔn)制定也成了迫切的問(wèn)題。今年6月，由中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟制定的石墨烯術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)正式推出，這是世界上首個(gè)石墨烯行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。在標(biāo)準(zhǔn)制定的過(guò)程中，聯(lián)盟與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）、國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）等世界級(jí)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)積極溝通協(xié)調(diào)，這項(xiàng)“中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)”有望在不久的將來(lái)被這些國(guó)際機(jī)構(gòu)采納，成為“世界標(biāo)準(zhǔn)”。
歐美亞齊發(fā)力，科研環(huán)境比資金更重要
在全球進(jìn)行石墨烯研發(fā)的競(jìng)賽中，美國(guó)率先將石墨烯研究上升為國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2002—2013年間，美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（NSF）關(guān)于石墨烯的資助項(xiàng)目有近500項(xiàng)，英特爾、波音等美國(guó)大型企業(yè)也投入了諸多力量進(jìn)行石墨烯研究。
歐洲是石墨烯的誕生地，歐盟委員會(huì)將石墨烯看作與鋼鐵、塑料等同樣重要的基礎(chǔ)材料。2013年，歐盟委員會(huì)將石墨烯列為“未來(lái)新興技術(shù)旗艦項(xiàng)目”之一，該項(xiàng)目將獲得10年內(nèi)共計(jì)10億歐元的資金支持，截至目前共有23個(gè)國(guó)家的140多個(gè)機(jī)構(gòu)參與。加之歐洲科研院所在石墨烯研究方面具有人才優(yōu)勢(shì)，許多基礎(chǔ)的研發(fā)成果均出自歐洲。
亞洲國(guó)家也非常重視石墨烯技術(shù)的發(fā)展，日本科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)、日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)等都已為石墨烯立項(xiàng)；韓國(guó)于2013年公布了2014—2018年產(chǎn)業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略，推動(dòng)石墨烯材料與零組件的商用化；新加坡國(guó)家科研基金會(huì)曾針對(duì)石墨烯在內(nèi)的二維晶體研究和商品化項(xiàng)目投入1000萬(wàn)美元。
目前，中國(guó)已有多個(gè)高校參與的1000多支研究團(tuán)隊(duì)，在進(jìn)行石墨烯從制備、性能研究到工程化、產(chǎn)業(yè)化各環(huán)節(jié)的研發(fā)工作。中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟聘請(qǐng)了歐美等地多位石墨烯領(lǐng)域的前沿研究者，其中包括因發(fā)現(xiàn)石墨烯材料而獲諾貝爾獎(jiǎng)的兩位科學(xué)家，助力中國(guó)的石墨烯研發(fā)。
中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟秘書(shū)長(zhǎng)李義春表示，雖然許多國(guó)家愿意與中國(guó)進(jìn)行合作，但并不意味著中國(guó)只能被動(dòng)地等待對(duì)方將科研成果拿到中國(guó)來(lái)?！霸谑┎牧涎邪l(fā)的前沿，我們也應(yīng)有所布局。從國(guó)家層面而言，營(yíng)造一個(gè)適宜科研的環(huán)境，出臺(tái)鼓勵(lì)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的政策，比單純向某個(gè)行業(yè)投入多少資金更加重要。”
加強(qiáng)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，讓“黑科技”變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)
有了石墨烯，許多我們想象不到的“黑科技”都會(huì)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。
此前，清華大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)利用多孔石墨烯材料制造出一種可穿戴的集成聲學(xué)器件，有望作為聾啞人的“聲帶”助其發(fā)聲。英國(guó)劍橋大學(xué)等機(jī)構(gòu)的研究人員找到了一種新方法來(lái)“喚醒”石墨烯的超導(dǎo)性，用于制造超級(jí)計(jì)算機(jī)等。
凡此種種，都說(shuō)明了石墨烯未來(lái)廣闊的應(yīng)用前景。
李義春介紹說(shuō)，目前石墨烯的應(yīng)用主要分為兩個(gè)途徑。一是在現(xiàn)有材料的基礎(chǔ)上加入石墨烯，推動(dòng)產(chǎn)品升級(jí)，繼而促進(jìn)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型，正所謂發(fā)揮石墨烯的“工業(yè)味精”作用。例如，利用石墨烯的導(dǎo)熱性能制造的海水淡化系統(tǒng)，單靠太陽(yáng)能進(jìn)行發(fā)熱，就能將海水蒸發(fā)，以此收集淡化后的蒸餾水。加入了石墨烯的鉛酸電池，電池內(nèi)鉛的壽命將延長(zhǎng)30%，電池的性價(jià)比也會(huì)大幅度提升。此外，混入石墨烯的涂料、鍍膜等，都可以讓許多傳統(tǒng)材料發(fā)揮出前所未有的性能。
二是通過(guò)新產(chǎn)品、新技術(shù)，推動(dòng)新的產(chǎn)業(yè)鏈形成。在芯片制造領(lǐng)域，著名的“摩爾定律”已在技術(shù)上面臨觸頂：目前最高級(jí)的芯片上晶體管間距已經(jīng)在10納米的量級(jí)，如果繼續(xù)提升單位面積芯片上用現(xiàn)有材料制成的晶體管數(shù)量，不僅成本會(huì)大幅攀升，還容易造成過(guò)熱、短路等問(wèn)題。對(duì)此，多個(gè)國(guó)家的研究團(tuán)隊(duì)都看好石墨烯，只待在核心技術(shù)上有所突破?！笆┯型麕ьI(lǐng)我們從‘硅時(shí)代’步入‘碳時(shí)代’。”李義春說(shuō)。
李義春表示，充分發(fā)揮國(guó)外的研發(fā)能力，同時(shí)注重國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)化和市場(chǎng)，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，合作共贏，是未來(lái)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要思路。此外，石墨烯“一帶一路”國(guó)際合作基金也在籌備之中，從研發(fā)、技術(shù)，到產(chǎn)業(yè)化、投融資各個(gè)層面推動(dòng)國(guó)際合作，有望為產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)造更好的環(huán)境。
回溯人類文明史，玻璃的發(fā)明讓我們看到了微觀世界，塑料的發(fā)明讓我們過(guò)上了快捷便利的生活。如今，石墨烯承載了改變?nèi)祟惿a(chǎn)生活方式的使命和期待。在這個(gè)過(guò)程中，世界各國(guó)需通力合作，才能更快地打造屬于石墨烯的新時(shí)代，讓這個(gè)神奇的材料給人類社會(huì)帶來(lái)新的希望?！?人民日?qǐng)?bào) 》（ 2017年09月21日 22 版）
