石墨烯作為一種新發(fā)現(xiàn)的材料，因其優(yōu)越的性能有“材料之王”的稱號，被全世界的科學(xué)界寄予厚望。如今，在國內(nèi)這一新材料不斷取得科研突破的同時(shí)，還在一步步走向產(chǎn)業(yè)化，越來越多地應(yīng)用在人們的生活中。

石墨烯走進(jìn)生活

隨著國家支持力度的加大，我國石墨烯技術(shù)近年來不斷取得突破，產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用也越來越廣泛，并且逐漸從低端走向高端。

11月23日，在浙江省石墨烯制造業(yè)創(chuàng)新中心，42歲的劉兆平對于該產(chǎn)業(yè)的前景充滿信心，“我們本來規(guī)劃到2020年，研發(fā)團(tuán)隊(duì)的人員達(dá)到150人，截至目前，已經(jīng)提前實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)?！边@位全國五一勞動(dòng)獎(jiǎng)?wù)芦@得者，是科技部科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才，如今擔(dān)任創(chuàng)新中心的負(fù)責(zé)人。

據(jù)介紹，該創(chuàng)新中心位于浙江省寧波市中科院寧波材料技術(shù)與工程研究所，致力于石墨烯產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵共性技術(shù)和產(chǎn)業(yè)前沿技術(shù)的創(chuàng)新研發(fā)、技術(shù)轉(zhuǎn)移擴(kuò)散和首次商業(yè)化。

據(jù)了解，石墨烯是一種以六角形蜂巢結(jié)構(gòu)周期性緊密堆積的碳原子構(gòu)成的二維碳材料，是目前發(fā)現(xiàn)的最薄、強(qiáng)度最大、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能最強(qiáng)的一種新型納米材料。因具有優(yōu)越的性能，其在產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化方面雖然剛剛起步，但已經(jīng)開始迸發(fā)巨大的能量和活力。

當(dāng)前，越來越多的石墨烯相關(guān)產(chǎn)品走進(jìn)了人們的生活之中。其中以石墨烯粉末(體)為原料的產(chǎn)品，如功能涂料、復(fù)合材料、電極材料和結(jié)構(gòu)增強(qiáng)型材料等，部分已初步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。比如，護(hù)腰、護(hù)膝等使用石墨烯材料的康復(fù)產(chǎn)品，以及初步使用石墨烯材料的動(dòng)力電池、超級電容器等。

這些產(chǎn)品因?yàn)槭┑氖褂枚疾煌潭鹊靥岣吡诵阅?。以石墨烯?dòng)力電池為例，因?yàn)槭褂昧耸?fù)合電極材料與石墨烯導(dǎo)電添加劑，能顯著提升動(dòng)力鋰電池的能量密度、功率密度與壽命，在一定程度上解決了電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程短的瓶頸問題 ?！半m然這些產(chǎn)品目前還不夠高端，但是作為一種新興的業(yè)態(tài)，仍然值得肯定?！敝锌圃簩幉ㄋ晃回?fù)責(zé)人說。

各國大力發(fā)展

石墨烯在新能源、電子信息、功能材料、節(jié)能環(huán)保、航空航天等領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用潛力?！坝型蔀橐I(lǐng)新一代工業(yè)技術(shù)革命和主導(dǎo)未來高技術(shù)競爭的戰(zhàn)略性前沿新材料?！眲⒄灼秸f。

鑒于石墨烯應(yīng)用的“大好前景”，目前，各國紛紛布局石墨烯領(lǐng)域，搶占產(chǎn)業(yè)“制高點(diǎn)”。有報(bào)告顯示，全球已有80多個(gè)國家投入石墨烯的研發(fā)、生產(chǎn)。美國、日本、韓國等相繼發(fā)布或資助了一系列相關(guān)研究計(jì)劃和項(xiàng)目。特別是歐盟制定了石墨烯旗艦計(jì)劃，計(jì)劃投入10億歐元推動(dòng)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

目前，全球石墨烯研發(fā)、生產(chǎn)綜合實(shí)力最強(qiáng)的是美國、日本和中國。一些跨國公司成為研發(fā)石墨烯的主力，IBM、英特爾、陶氏化學(xué)、三星等國際知名跨國企業(yè)紛紛將石墨烯及其應(yīng)用技術(shù)作為長期戰(zhàn)略發(fā)展方向，而且還涌現(xiàn)出了大批專門從事石墨烯研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用的機(jī)構(gòu)和企業(yè)。

業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，從技術(shù)成熟度的角度來看，全球的石墨烯產(chǎn)業(yè)目前總體上處于概念導(dǎo)入期、產(chǎn)業(yè)化突破前期，正從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化。

我國也大力鼓勵(lì)石墨烯這一新產(chǎn)業(yè)發(fā)展。國家自然基金委、科技部、國家發(fā)改委、工信部等相關(guān)部委都高度重視石墨烯的研發(fā)、生產(chǎn)與應(yīng)用，不斷加大投入和支持力度。目前已經(jīng)有幾百家科研機(jī)構(gòu)和公司從事石墨烯材料及其相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2016年底，我國石墨烯專利申請量占全球68.2%，85%以上的理工科學(xué)校都有石墨烯相關(guān)的研究團(tuán)隊(duì)，有的高校甚至一個(gè)學(xué)校就多達(dá)10多個(gè)研究團(tuán)隊(duì)。2017年，兩項(xiàng)石墨烯研究成果獲得國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)。我國從事石墨烯研發(fā)、生產(chǎn)的企業(yè)紛紛涌現(xiàn)。截至2017年底，全國在工商登記注冊的石墨烯企業(yè)約4800家。

應(yīng)用前景廣闊

值得一提的是，在低端應(yīng)用范圍越來越廣的同時(shí)，一些高端的技術(shù)也正在取得實(shí)質(zhì)性突破，并開始產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

在浙江石墨烯創(chuàng)新中心，一卷透明的薄膜引起了記者的興趣。據(jù)劉兆平介紹，這是石墨烯柔性加熱組件，將極薄的石墨烯粉末涂在特制塑料薄膜的兩面。據(jù)了解，理論上1克石墨烯單層可涂滿2000多平方米的薄膜，涂后組件厚度僅為平常紙張的厚度，可以實(shí)現(xiàn)高度的導(dǎo)熱功能。這種薄膜 “可以顯著提高電熱轉(zhuǎn)化效率，有望全面替代傳統(tǒng)取暖方式。”

石墨烯作為一種新材料，從發(fā)現(xiàn)到大規(guī)模應(yīng)用，是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，不可能一蹴而就，需要遵循新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)律。因此，在一些專業(yè)人士看來，我國的石墨烯技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展目前依然存在許多問題。比如有企業(yè)以石墨烯為噱頭大肆炒作概念，諸如出現(xiàn)“用了石墨烯材料，可以讓動(dòng)力電池續(xù)航里程達(dá)到1000公里”這樣的廣告詞。在業(yè)內(nèi)專家看來，這種炒作不值得信任，從目前的技術(shù)來看，還實(shí)現(xiàn)不了。

雖然面臨商業(yè)炒作多技術(shù)突破少、產(chǎn)業(yè)低端化傾向明顯、成本高推廣難等諸多難題，但是，作為一種新興的產(chǎn)業(yè)，在短短幾年時(shí)間里，我國石墨烯產(chǎn)業(yè)取得了快速發(fā)展，也引起了世界的高度關(guān)注。

諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者安德烈·海姆就說：“中國正引領(lǐng)石墨烯商業(yè)化?！?004年，正是安德烈·海姆和另外一名科學(xué)家用微機(jī)械剝離法成功從石墨中分離出石墨烯，并發(fā)現(xiàn)其一些特性，二人因此獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，從而讓石墨烯這一材料廣為人所知。