前不久，中國國家領(lǐng)導(dǎo)人在英國參觀了曼徹斯特大學(xué)國家石墨烯研究所。最近，工信部、發(fā)改委和科技部共同發(fā)布了《關(guān)于加快石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的若干意見》，力挺石墨烯行業(yè)發(fā)展并將其提升到“先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)”的高度。隨后，一些公司亦宣布已經(jīng)可以量產(chǎn)石墨烯，甚至成本已經(jīng)可以低至3元/克。一時(shí)間，國內(nèi)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展似乎已然“風(fēng)光無限好”。
石墨烯將成先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)
據(jù)了解，石墨烯是只有一個(gè)碳原子厚度的二維材料，這意味著真正的石墨烯是單層的，僅有一個(gè)原子的厚度，是目前已知的最薄的一種材料。正是在單層的條件下，石墨烯才具備多重讓人驚喜的屬性。比如在納米級(jí)別上，其強(qiáng)度是鋼鐵的20倍，但同時(shí)具有20%拉伸不斷裂的柔性；它幾乎是完全透明的，只吸收2.3%的光；石墨烯的導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)5300W/m·K，高于碳納米管和金剛石，常溫下其電子遷移率超過15000cm2/V·s。這些優(yōu)異的性質(zhì)，被認(rèn)為是石墨烯可以顛覆很多產(chǎn)業(yè)的原因。
哈爾濱工業(yè)大學(xué)教授袁國輝認(rèn)為，石墨烯作為一種新材料，有很多潛在的功能和應(yīng)用。盡管目前還沒有大規(guī)模應(yīng)用，但是如果未來技術(shù)能有突破，市場規(guī)模將難以限量。現(xiàn)在工信部等提出“把石墨烯產(chǎn)業(yè)打造成先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)”，體現(xiàn)了國家看好其未來在多個(gè)領(lǐng)域能產(chǎn)生的效益。我認(rèn)為這是政府對(duì)產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略性考慮，出臺(tái)扶持文件能夠?qū)ξ覈氖┊a(chǎn)業(yè)發(fā)展起到一定的引導(dǎo)作用。
中國非金屬礦工業(yè)協(xié)會(huì)石墨專業(yè)委員會(huì)副秘書長劉榮華表示，目前石墨烯的主要制備方式是利用天然石墨。我國的石墨資源儲(chǔ)存豐富，市場規(guī)模大，而且現(xiàn)在企業(yè)投資也非常積極，資本也很充足，這些都對(duì)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展有很好的推動(dòng)作用。
多數(shù)石墨烯還未走出實(shí)驗(yàn)室
對(duì)于資本市場而言，石墨烯早已不是新的熱點(diǎn)。這種目前發(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，被認(rèn)為是“新材料之王”，一旦石墨烯商業(yè)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)突破，未來前景難以估量。
鑒于石墨烯可能存在的這些突出性能，近年來關(guān)于石墨烯應(yīng)用的消息總能引發(fā)關(guān)注。然而，目前石墨烯的許多優(yōu)質(zhì)性能及產(chǎn)品還難以在實(shí)驗(yàn)室之外的地方展現(xiàn)，而相關(guān)產(chǎn)品的批量化生產(chǎn)更是遙遙無期。例如，石墨烯作為透明導(dǎo)電膜使用時(shí)，其工業(yè)產(chǎn)品的制備便存在一定的瓶頸，使得產(chǎn)品中石墨烯原有的電導(dǎo)率低等特性無法發(fā)揮；石墨烯替代硅應(yīng)用于高性能集成電路和新型納米電子器件中，也由于單層石墨烯沒有帶隙，無法實(shí)現(xiàn)邏輯電路必需的晶體管開關(guān)功能，工藝復(fù)雜性程度大幅提高，在微電子領(lǐng)域廣泛使用還有待時(shí)日。
在石墨烯電池領(lǐng)域，“充電速度為普通電池的1000倍”、“充電十分鐘能跑1000公里”等曾經(jīng)被認(rèn)為將是石墨烯電池能帶來的突破。然而就目前來看，究竟什么是石墨烯電池都難以定義，也未能看到有進(jìn)展性研究。北京有色金屬研究總院高級(jí)工程師、清華大學(xué)博士劉冠偉甚至直接撰文稱“石墨烯電池技術(shù)接近于不存在，其噱頭意義遠(yuǎn)大于使用價(jià)值”。
此外，高昂的價(jià)格也是阻礙石墨烯邁向商業(yè)化的一大瓶頸。據(jù)北京航空航天大學(xué)教授程群峰介紹，目前科研單位做研究用的、品質(zhì)好一點(diǎn)的氧化石墨烯，價(jià)格都在每克上千元左右，而真正單層石墨烯的價(jià)格仍然是每克數(shù)千元甚至數(shù)萬元。按此價(jià)格來對(duì)比此前在市場上反復(fù)被熱炒的石墨烯電池，鋰離子電池里用的石墨電極和導(dǎo)電炭黑價(jià)格在每噸10萬元左右，根本沒有可比性。
清華大學(xué)材料學(xué)院教授朱宏偉同樣認(rèn)為，石墨烯在高端產(chǎn)品上的應(yīng)用還是個(gè)世界性難題，“原來硅、塑料等材料都是上百年才應(yīng)用成熟。石墨烯從發(fā)現(xiàn)到目前不過短短10來年時(shí)間，成熟的制備技術(shù)還很漫長。現(xiàn)在一些企業(yè)如果想通過石墨烯商用盈利，我認(rèn)為短期根本不可能。”
