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创新思维,做行业领跑者

石墨烯,一个并不遥远的传说

  2010年的诺贝尔物理学奖由英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫两人共同获得,原因是他们于2004年成功地从石墨中分离出石墨烯,证实它可以单独存在。

那么,什么是石墨烯?对普通人来说,它好像就是个传说,然而这传说并不遥远。石墨烯(Graphene),又被称为“黑金”,在2015年末硼烯被发现之前,它是已知的最薄的材料,也是强度最高、导电导热性能最强的一种新型纳米材料。薄:石墨烯是由碳原子构成,只有一层原子厚度的二维晶体。强度高:它的断裂强度比最好的钢材还要高200倍。如果用一块面积一平方米的石墨烯做成吊床,其本身重量不足一毫克,但可以承受一只一千克的猫。韧性强:同时它又有很好的弹性,拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。

石墨烯有什么用途?据科学研究,石墨烯目前最有潜力的应用是成为硅的替代品,制造超微型晶体管,应用于计算机的生产。据预测,用石墨烯取代硅制造的计算机,其机处理器的运行速度将会快数百倍。另外,石墨烯几乎是完全透明的,只吸收2.3%的光。它还非常致密,即使是最小的气体原子(氢原子)也无法穿透。因此,可以用来制作透明的触摸显示屏、发光板和太阳能电池板等。通过它还可以制造出可弯曲的智能手表、可折叠的平板电脑、15分钟便充好电且续航能力达500公里的电动车蓄电池等。

作为“新材料之王”,有科学家预言石墨烯将“彻底改变21世纪”,极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术、新产业革命。

如果说上述观点只是预测,那么三星、苹果和谷歌三家公司却给了这预测一个实证:据新闻报道,鉴于石墨烯所蕴含的无限应用潜力,三家公司已经开始积累各种与石墨烯有关的专利,未来的竞争之战已在他们的实验室打响。

可以说,石墨烯很“新奇”,但并不遥远。

石墨烯应用,一场材料革命即将发生

石墨烯被发现、进入人们的视野已逾10年。作为材料中耀眼的“明星”,它仍处于高端,未能进入寻常百姓家。其中的缘由是什么?国内行业权威人士指出,石墨烯刚出现时,阻碍其应用的最大瓶颈就是其比黄金还高的价格。这是横亘在基础研究和下游应用中间的不可逾越的鸿沟。值得庆幸的是,近年来,伴随着石墨烯低成本、规模化制备技术的发展,目前成本已经从最初的几千元每克降到现在的几元甚至低于一元每克。这就为石墨烯顺利进入产业应用环节提供了可能。

因此,有关专家对国内石墨烯的产业化进程持乐观态度。认为石墨烯在部分应用领域极有希望在两三年内实现突破。比如,石墨烯作为高端的添加剂应用于锂离子电池、涂料、复合材料等领域。目前,也已经有企业做出了采用石墨烯触摸屏的手机样品。石墨烯在这些应用领域一旦实现突破,其产业化的大门定会就此打开。

将视角伸向国外。2013年,欧委会通过决定,投资10亿欧元、期限10年,启动了欧盟未来新兴技术(FET)石墨烯旗舰项目,旨在把石墨烯和相关层状材料从实验室带入社会,为欧洲诸多产业带来一场革命,促进经济增长,创造就业机会。

放眼全球,针对石墨烯的研究与应用的热潮还在持续涌动。我们有理由相信石墨烯的发现者、诺贝尔奖获得者Andre Geim教授的预言定会变为现实:“一场材料领域的‘革命’正在发生。”

创新思维,做石墨烯行业领跑者

我国石墨产量占全球的80%,然而石墨烯的研究和应用链条却并不成熟。目前来看,我国关于石墨烯研究的SCI文献发表量从2011年起单年发表量已超过美国,位居世界第一。虽说近年来发展势头迅猛,但欠缺原创性研究和创新思维,研究成果习惯性地在国外重要原创性成果上进行改进或延伸,缺乏创新性思维及创新的氛围。这是目前国内石墨烯研发应用的最大阻碍。如何增强科研创新力、加强产业上下游互动衔接成为中国石墨烯产业化进程中必须迈过的一道坎。

为了推动石墨烯产业的发展,促进研究领域的技术创新,加快技术成果的产业化应用,中国石墨烯产业技术创新战略联盟将在今年9月份举办的“2016 中国国际石墨烯创新大会”期间举办“2016 中国国际石墨烯技术交易活动”。该活动主要面向国内外高校、科研院所、创新企业的科研团队征集新技术。希望通过技术交流,碰撞出更多的创新思维的火花,诞生更多的行业领跑者;发掘更多成熟、有潜力的技术和项目面向市场,接受实体企业和市场应用的考验,从而推动石墨烯产业的根本发展。而即将在展会上开设的“国际石墨烯技术成果展示专区”,更会给予与会者以启迪。