石墨烯的導電性受環境影響較大,適宜做傳感材料。一般的傳感器利用導電原理,迅速反映電流、信號的變化。石墨烯做傳感材料,能夠反映石墨烯各方面的特性,導熱性、導電性、表面積、力學、機械強度等等,相當不錯。

“石墨烯時代”離我們還有多遠? 巨頭競爭已在實驗室打響

2004年,英國曼徹斯特大學教授安德烈·海姆(Andre Geim)和康斯坦丁·諾沃肖洛夫(Kostya Novoselov)成功地從石墨中分離出石墨烯。2010年,兩人借著在石墨烯方面的創新研究而獲得了諾貝爾物理學獎。之后,世界范圍內對石墨烯的研究、應用和投資快速升溫。

作為目前已知的世上最薄、強度最高、導電性最好且擁有強大靈活性的納米材料,人們對石墨烯在新技術領域的應用充滿了想象。有報道稱,鑒于石墨烯所蘊含的無限應用潛力,三星、蘋果和谷歌公司開始積累各種與石墨烯有關的專利,未來的競爭之戰已在實驗室打響。

日前,央視《對話》欄目邀請業內相關人士,揭秘石墨烯的神奇之處,石墨烯對目前的產品有哪些顛覆性的改變?“石墨烯時代”究竟離我們還有多遠?

石墨烯到底是什么?

中國科學院院士劉忠范:其實石墨烯跟石墨就差個烯字,石墨大家早就知道。早年間的理論模型就是單層石墨,就是石墨烯。早在1947年,理論學家就做了這方面的事情。實驗上,五幾年、六幾年、七幾年都有人看到過類似的東西。為什么到2004年才真正關注石墨烯這種材料?我覺得這是需要勇氣的。因為從理論上講,早在70多年前,理論學家就預言真正嚴格意義上的二維材料是不應該存在的,它是不穩定的。石墨烯當然是一種二維材料。所以一般沒有人逾越這個障礙,覺得這是不成立的。當然有人不信邪,不信邪的人拿了諾貝爾獎。

深圳市石墨烯協會會長馮冠平:石墨烯本身并不是會帶來污染的物質。但是,也要注意到石墨烯粉體的制備功能,不同的制備方法是會產生污染的。像氧化還原的方法制備的石墨烯粉體材料,它本身用到強酸、強堿。強酸、強堿又是其他工業的原料。所以要把產業鏈設計好,不要把強酸、強堿變成污染物到處排放。

江南石墨烯研究院副院長瞿研:石墨烯是一種二維材料,確實擁有很多優異的性能,但都是微觀尺度的。問題在于如何在三維世界中,將二維的材料組合成三維的材料。目前為止,石墨烯在很多領域的應用只是添加劑,無法作為主材。目前純用石墨烯做汽車恐怕非常困難。

石墨烯和未來產業之間的關聯度到底有多高?

劉忠范:石墨烯的導熱性特別好。金剛石的導熱性以前是最好的,其導熱率不到2000,石墨的導熱率是1000多一點,而單層石墨烯的熱導率是5300。石墨烯做發熱材料、散熱材料,如散熱片、散熱薄膜會有很好的用途。此外,石墨烯輕質高強,強度特別高,可以用做防彈材料、警用產品。關鍵在于能否將價格降下來。

石墨烯的導電性受環境影響較大,適宜做傳感材料。一般的傳感器利用導電原理,迅速反映電流、信號的變化。石墨烯做傳感材料,能夠反映石墨烯各方面的特性,導熱性、導電性、表面積、力學、機械強度等等,相當不錯。

石墨烯可以做保暖內衣,做散熱片、加熱器等產品,但若僅僅基于這樣的用途,就不值得全世界去關注。所謂的戰略新興材料,代表了多種可能性。我建議投資方放眼長遠,要布局現在,更要布局未來。

瞿研:埃隆·馬斯克(Elon Musk)所做的新能源汽車、石墨烯電池以及美國太空探索技術公司(SpaceX),其實都是系統工程。新能源汽車充電跑1000公里,不是解決在負極做導電機的問題,也不是一個做鋰電池,讓車身更輕,也可以跑得更遠的問題。這正是馬斯克非常擅長的地方,做一個系統工程,從方方面面最后做出一個完美的產品。其實蘋果手機也是如此,仔細拿出來每一個技術似乎都不是顛覆性的。但把這些優秀技術,每一個都往前推進一點,然后做一個系統工程,最終做出一個革命性的產品。

推動顛覆性技術創新是當務之急

劉忠范:石墨烯也是納米。十幾年前納米技術興起的時候,各個層級大家都在討論說“微電子我們已經落伍了,我們趕不上了。那么納電子,納米時代我們應該抓住”。

我們很難準確預知未來,但是我們知道過去。今年兩會期間,李克強總理在政府工作報告中提出工匠精神。工匠精神的真正含義是看準某一個東西一直投入下去,有足夠的耐心和耐力把某件事情做到人所不能。在這一點上,如果我們不改變做法,也許幾十年之后石墨烯是一個大蛋糕,但是未必有你的事。從政府層面,到企業層面,再到個體的研究小組,要改變我們的思維方式和做法,才能如愿實現新技術的落地,形成推動經濟發展的新動能。

[責任編輯:張倩]

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