新材料之王石墨烯的冰火兩重天

作為新材料中最受關(guān)注的石墨烯，自然是搶灘之重點(diǎn)。投資者們凡是聽到石墨烯相關(guān)項(xiàng)目就一擁而上，科研者們更是廢寢投入。市場上的呼聲更是一浪接一浪，誰都不想錯(cuò)過如此被看好的熱點(diǎn)王，但石墨烯是否真的值得這樣的一味追捧呢？

原本石墨烯本來就存在于自然界，只是難以剝離出單層結(jié)構(gòu)罷了，剝石墨烯可不像剝洋蔥，石墨烯一層層疊起來就是石墨，厚1毫米的石墨大約包含300萬層石墨烯哩！

皇天不負(fù)有心人，2004年，英國曼徹斯特大學(xué)的兩位科學(xué)家安德烈·杰姆和克斯特亞·諾沃消洛夫在實(shí)驗(yàn)室里從高定向熱解石墨中剝離出石墨片不斷剝離分解后得到了僅由一層碳原子構(gòu)成的薄片，剝開了一層一層的表皮發(fā)現(xiàn)了“他的心”——單層結(jié)構(gòu)的石墨烯。

石墨烯具有良好的電子傳輸性質(zhì)，電子在石墨烯中傳輸?shù)淖枇苄。趤單⒚拙嚯x移動(dòng)時(shí)沒有散射，具有很好的電子傳輸性質(zhì)。（通俗的說，電子在別的材料中是按火車速度在跑，在石墨烯中是按飛船速度在跑，而且速度不受干擾）。

就在今年7月初，中國電信在廣州舉辦的2016天翼智能終端交易博覽會(huì)上，羅馬仕展出了一款石墨烯充電寶，10分鐘可充滿6000mAh，號(hào)稱要“開辟能源存儲(chǔ)新紀(jì)元”。

有實(shí)驗(yàn)表明，它們每100納米距離上承受的**壓力可達(dá)2.9牛頓，是迄今為止發(fā)現(xiàn)的力學(xué)性質(zhì)**的材料之一，石墨烯是人類已知強(qiáng)度最高的物質(zhì)，比鉆石還堅(jiān)硬，強(qiáng)度比石世界上**的鋼鐵還要高上100倍。

導(dǎo)熱性石墨烯具有極高導(dǎo)熱系數(shù), 近年來被提倡用于散熱等方面, 在散熱片中嵌入石墨烯或數(shù)層石墨烯可使得其局部熱點(diǎn)溫度大幅下降。甚至有研究表明其導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)6600W/mK。優(yōu)異的導(dǎo)熱性能使得石墨烯有望作為未來超大規(guī)模納米集成電路的散熱材料，也許再過幾十年，最近這些在高溫天氣里辛苦的空調(diào)和冰箱再也不用因?yàn)樯釂栴}“間歇性發(fā)脾氣”了。

一言蔽之，石墨烯在它超出現(xiàn)有材料的特征和****的新特征上都向我們展示了一種前景良好的新材料形象。

中國科學(xué)院化學(xué)所以圖案化的金屬層作為催化劑制備了圖案化的石墨烯，并成功地將其應(yīng)用于有機(jī)場效應(yīng)晶體管電極。

中科院蘭州化學(xué)物理研究所在石墨烯一非晶碳復(fù)合薄膜的制備研究方面取得新進(jìn)展。該薄膜有望作為一種新型的電極材料，應(yīng)用于高效高壽命電池、電容器和平板顯示器等領(lǐng)域。

國家納米科學(xué)中心和美國哈佛大學(xué)合作首次成功制備了石墨烯與動(dòng)物心肌細(xì)胞的人造突觸，建立了一維、二維納米材料與細(xì)胞相結(jié)合的獨(dú)特研究體系，為生物電子學(xué)的研究帶來了新的機(jī)遇。

從中國石墨烯產(chǎn)業(yè)化的角度來說，隨著批量化生產(chǎn)以及大尺寸等難題的逐步突破，石墨烯的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用步伐正在加快，在全球石墨烯產(chǎn)業(yè)綜合發(fā)展實(shí)力排名中，中國已躍居世界**，但國內(nèi)的石墨烯產(chǎn)業(yè)正處于概念導(dǎo)入期、產(chǎn)業(yè)化突破前期。整體上，還處在以研究為主的階段，產(chǎn)品大都處在實(shí)驗(yàn)室階段，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程相對(duì)較慢。直至今年7月初，由東旭廣電推出的石墨烯基鋰離子電池才成為了國內(nèi)首個(gè)從實(shí)驗(yàn)室走進(jìn)市場的產(chǎn)品，引起極大反響。但這個(gè)備受關(guān)注的“新生兒”能否茁壯批量生產(chǎn)，遭到了不少的質(zhì)疑。

事實(shí)上，石墨烯距開發(fā)至今已經(jīng)12年，在學(xué)術(shù)界和業(yè)界一直被炒得火熱，被譽(yù)為“顛覆21世紀(jì)的新材料”，然而其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程卻如履薄冰，十分緩慢，尤其是國內(nèi)。

·         昂貴的制備成本；

·         資源利用率低；

·         企業(yè)創(chuàng)新能力不足；

·         產(chǎn)業(yè)鏈條短。

實(shí)際上，石墨烯作為研究熱點(diǎn)，其突破性進(jìn)展在學(xué)術(shù)期刊上頻頻傳出捷報(bào)，各國也投入了大量的研究經(jīng)費(fèi)來支持與之有關(guān)的科研項(xiàng)目，石墨烯產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用指日可待。縱觀每一次材料領(lǐng)域里新材料的誕生到應(yīng)用，都經(jīng)過了漫長而曲折的努力，最后的成熟產(chǎn)業(yè)化才能促使行業(yè)發(fā)生顛覆性變化。我們應(yīng)共同努力，以工匠的精神扎扎實(shí)實(shí)地把其特性研究透徹，徹徹底底把其應(yīng)用可能性逐個(gè)試驗(yàn)，使其在成熟的時(shí)機(jī)下，厚積薄發(fā)，迸發(fā)出能改變行業(yè)改變世界的光芒！