石墨烯靠“忽悠”不能成大事，未來能有多少“殺手鐧級”應用？
石墨烯靠“忽悠”不能成大事，未來能有多少“殺手鐧級”應用？
3月20日“新興(xing) 產(chan) 業(ye) 百人會(hui) ”成立大會(hui) 暨北鬥產(chan) 業(ye) 發展論壇在北京成功召開。中國科學院院士，北京大學教授劉忠範做了題為(wei) 《石墨烯產(chan) 業(ye) 的機遇與(yu) 挑戰》的主題報告，全麵介紹了石墨烯產(chan) 業(ye) 現狀、應用成就、市場機遇挑戰與(yu) 未來發展。劉院士強調，未來的石墨烯產(chan) 業(ye) 將建立在石墨烯材料的“殺手鐧級”應用基礎上，而不是作為(wei) “萬(wan) 金油式”的添加劑。
3月20日“新興(xing) 產(chan) 業(ye) 百人會(hui) ”成立大會(hui) 暨北鬥產(chan) 業(ye) 發展論壇在北京成功召開。“新興(xing) 產(chan) 業(ye) 百人會(hui) ”是一批有誌於(yu) 推進中國新興(xing) 產(chan) 業(ye) 發展的知名專(zhuan) 家學者、企業(ye) 家等共同發起的非官方、非盈利、公益性產(chan) 業(ye) 研究和交流平台，致力於(yu) 前瞻研判全球新興(xing) 產(chan) 業(ye) 發展趨勢，深度解析國內(nei) 新興(xing) 產(chan) 業(ye) 領域麵臨(lin) 的新機遇和新挑戰，聚焦研究中國新興(xing) 產(chan) 業(ye) 發展的重大問題，為(wei) 加快推進實施製造強國和網絡強國戰略匯聚思想、貢獻智慧。中科院院士劉忠範在成立大會(hui) 上做了關(guan) 於(yu) 石墨烯主題的報告。
我今天講的是石墨烯產(chan) 業(ye) ，嚴(yan) 格說談不上是產(chan) 業(ye) ，應該說還是萌芽中的新興(xing) 產(chan) 業(ye) 。石墨烯是一種純碳材料，隻有一個(ge) 碳原子層，因其最薄、最輕、最強、最堅硬的特點，所以號稱新材料之王。同時，它的柔性、透明度、穩定性以及拉伸性都特別好。可以想象一下，集這麽(me) 多優(you) 點於(yu) 一身，稱它是新材料之王是可以理解的，也因此被普遍認為(wei) 作為(wei) 戰略性新興(xing) 產(chan) 業(ye) ，它會(hui) 主導未來競爭(zheng) 。另外，它在諸多領域像電子信息、航空航天、國防、節能環保、生物醫藥會(hui) 有非常廣闊的應用前景。
不過，未來的石墨烯產(chan) 業(ye) 還很漫長，我認為(wei) 是充滿荊棘的一條路。石墨烯研發的門檻其實很高，我的團隊多年來一直做石墨烯的研究，發現越做越難，所以絕非大量鋼鐵式的運動所能做的事情。那麽(me) ，現在石墨烯產(chan) 業(ye) 究竟處於(yu) 什麽(me) 階段呢？很多人有這樣的誤解，認為(wei) 這個(ge) 產(chan) 業(ye) 已經進入大規模應用的前期階段，而實際上是屬於(yu) 期望的頂峰階段。尤其石墨烯產(chan) 業(ye) 是實體(ti) 產(chan) 業(ye) ，不是互聯網，不是虛擬產(chan) 業(ye) ，需要紮紮實實去做，從(cong) 技術上去推進才有可能在未來產(chan) 業(ye) 的大蛋糕上分一杯羹。
石墨烯是由單晶碎片堆積起來的多晶薄膜或粉體(ti) 。在通常情況下，石墨烯工藝化的製備過程其實並不理想。雖然粉體(ti) 石墨烯和薄膜石墨烯都是石墨烯，但是製作方法卻完全不一樣，用途也不一樣。此外，石墨烯和石墨差別就在於(yu) 把石墨一層一層剝下來就是石墨烯，經過各項處理就可以一層一層剝下來，兩(liang) 層之間非常細，現在做出來的產(chan) 品層數不好控製。相對而言，這類辦法質量比較差，不是純碳，裏麵也有氧、氫等其他的東(dong) 西。另外，一公斤的石墨烯需要50公斤的濃硫酸，大量製備的時候可能會(hui) 產(chan) 生大量汙染，這時候也需要大家提升環境保護的意識。
目前，製備的石墨烯材料與(yu) 理想還差得很遠，還有非常大的提升空間，因此我最近經常講的是今天的石墨烯材料並不等同於(yu) 未來的石墨烯材料，你能期待的用途也是截然不同的，當年的碳纖維能做什麽(me) 事，現在的碳纖維能做什麽(me) 事，當年是想不到的，所以從(cong) 這個(ge) 意義(yi) 上講我們(men) 一定要明白，現在做的石墨烯，現在的用途未必甚至很有可能不會(hui) 成為(wei) 未來產(chan) 業(ye) 的核心。而對於(yu) 我們(men) 來說，需要把它做到極致，才能形成產(chan) 業(ye) ，製備決(jue) 定未來，關(guan) 鍵是能不能做出真正好的石墨烯材料。
石墨烯的研究方向和趨勢
下麵舉(ju) 幾個(ge) 例子，也是代表著現在石墨烯研究研發方向。首先是標號石墨烯，這也是我們(men) 在做的事情，就像T300，石墨烯產(chan) 業(ye) 的基石畢竟會(hui) 走這樣的路，也就是現在這個(ge) 檔次還很低，必須得認真往前提高檔次，最後才能越來越接近理想的狀態，最終才有可能變成未來的石墨烯產(chan) 業(ye) 。
其次是我們(men) 的第二代設備，所謂產(chan) 能每年2000 平方米，質量還是相當不錯的。如今，當討論石墨烯材料或者石墨烯產(chan) 業(ye) 的時候，大家經常有一個(ge) 誤區，就是認為(wei) 有石墨礦資源就能發展石墨烯，把石墨礦跟石墨烯的概念混淆。雖然石墨礦可以發展成石墨烯，但是這條路未必劃算，也未必合理。所以在這裏我覺得有石墨礦資源，也要慎重，不要簡單地把石墨礦和石墨烯混為(wei) 一談。
那麽(me) ，有沒有其他可能的路徑甚至是更好的路徑去發展石墨烯？像我們(men) 的團隊也在研究粉體(ti) 石墨烯，通過矽藻土可以得到一種導電性比現有的石墨烯粉體(ti) 至少高十倍的物質，分散性也特別高。盡管導電性和分散能力的確是粉體(ti) 石墨烯非常重要的指標，但是還是會(hui) 有其他的技術選項來做粉體(ti) 石墨烯。
關(guan) 於(yu) 未來的石墨烯產(chan) 業(ye) ，我相信將是建立在石墨烯材料的殺手鐧級的應用基礎之上，而不是作為(wei) 萬(wan) 金油式的添加劑。舉(ju) 例來講，現在市場上的一些產(chan) 品，包括服飾、塗料、複合材料、吸附、潤滑產(chan) 品以及石墨烯鋰電池、智能手環、石墨烯手機觸摸屏等等，這些方麵應該說代表著我們(men) 國家現在研發石墨烯的主體(ti) 產(chan) 品，應該說在國際上處於(yu) 第一方隊。
但是跟國外相比，我們(men) 關(guan) 注的點卻有點不太一樣，我把最新的世界移動通信大會(hui) 上的石墨烯展品給大家看一下，有石墨烯體(ti) 驗區，很能代表國際上在關(guan) 注的方向。國際上關(guan) 注的是石墨烯超級汽車，還有物聯網傳(chuan) 感器、可穿戴設備與(yu) 健康管理、數據通信、能源技術、複合材料等等。
你會(hui) 注意到國際上關(guan) 注的東(dong) 西至少宣傳(chuan) 的東(dong) 西跟我們(men) 有點差別，他們(men) 關(guan) 注的是未來。我要說的是，未來的石墨烯產(chan) 業(ye) 肯定會(hui) 是一塊大蛋糕，不過我們(men) 能切到多少，取決(jue) 於(yu) 現在關(guan) 心什麽(me) 、關(guan) 注什麽(me) 。我覺得我們(men) 的確不能僅(jin) 僅(jin) 關(guan) 注今天的產(chan) 品，要關(guan) 注引領未來的核心技術，這點非常重要。
下麵，我舉(ju) 幾個(ge) 我的團隊在關(guan) 注的事情，一個(ge) 是超級石墨烯玻璃，這是我們(men) 獨有的技術，石墨烯作為(wei) 一層來說自己不能單獨拿出來的，我們(men) 第一次實現了把它放到玻璃上，大家知道玻璃到處都在用，我們(men) 的策略就是讓玻璃搭在石墨烯上，讓它通過這個(ge) 來走進市場，走進千家萬(wan) 戶。石墨烯玻璃跟玻璃的結合是完全互補的，兩(liang) 個(ge) 都是透明的，所以說保持玻璃的本性，但是一個(ge) 是電的良導體(ti) ，一個(ge) 是電的絕緣體(ti) ；一個(ge) 是水的電熱體(ti) ，一個(ge) 是水的絕緣體(ti) 。大家一定要明白，不是把石墨烯粉塗到上麵去，我們(men) 是用高溫做出來的東(dong) 西。這個(ge) 產(chan) 品實際上有很廣闊的應用前景，比如說做電致變色窗、職能電車、玻璃暖氣片、高效細胞培養(yang) 皿等。
另外一個(ge) 領域是超級石墨烯光纖，為(wei) 什麽(me) 把光纖和石墨烯結合起來，光纖的主要原理是石英，最早在石英成功長出石墨烯，所以把石墨烯和光纖結合起來，各種類型的光纖都可以展示非常漂亮的石墨烯。那麽(me) 結合了之後可以做什麽(me) ，做電光調製器，光纖探測器，還有第三代半導體(ti) 照明。我們(men) 現在還在嚐試用普通玻璃做同樣的事情，那個(ge) 可能真是做到又便宜，性能又好，所以我們(men) 也期待作為(wei) 下一代半導體(ti) 照明技術的一個(ge) 基礎。
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