石墨烯是21世紀(jì)最受期待的“神奇材料”，一經(jīng)問世便受到科學(xué)界的廣泛關(guān)注。而真正把它帶入人們視野的是一則有關(guān)“超級電池”的消息。充電時間不到8分鐘，續(xù)航能力高達(dá)1000公里，如果這款由石墨烯聚合材料電池提供電力的電動汽車實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，對傳統(tǒng)汽車行業(yè)無疑是毀滅性的打擊。
石墨烯的“神奇”并不局限于新型電池，華為創(chuàng)始人任正非曾說，未來10～20年內(nèi)會爆發(fā)一場技術(shù)革命顛覆時代，石墨烯時代將取代硅時代。作為新一輪材料革命的種子選手，各國均致力研發(fā)以求搶占先機(jī)。一股石墨烯研究熱潮在全世界范圍悄然升溫，其商業(yè)化過程中存在的問題也層出不窮地浮出水面。
當(dāng)“石墨烯”僅是石墨烯
曼徹斯特大學(xué)副校長Colin Bailey稱：“石墨烯有可能徹底改變數(shù)量龐大的各種應(yīng)用，從智能手機(jī)和超高速寬帶到藥物輸送和計(jì)算機(jī)芯片。”科學(xué)家甚至預(yù)言其將“徹底改變21世紀(jì)”。這里提到的石墨烯，究竟是何方神圣?它真的能帶來顛覆嗎?
石墨烯是已知的最薄、最堅(jiān)硬的納米材料。它的透光率高達(dá)97.7%，幾乎完全透明；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，高于硅晶體;而電阻率只有10-8Ω·m，比銀更低，為世上電阻率最小的材料。如此看來石墨烯可謂實(shí)至名歸。
2014年11月，由中國國家發(fā)改委、財(cái)政部和工信部發(fā)布的《關(guān)鍵材料升級換代工程實(shí)施方案》將石墨烯列為20種重點(diǎn)新材料之一，而科學(xué)界正致力于揭開石墨烯未來潛在應(yīng)用的冰山一角。浙江大學(xué)高超教授課題組近期發(fā)現(xiàn)一種新型、廉價、無毒的鐵系氧化劑，它將在一小時內(nèi)完成單層氧化石墨烯的制備，有望在工業(yè)上大規(guī)模應(yīng)用。同時，石墨烯在鹽水中的自發(fā)電現(xiàn)象被科學(xué)家高度重視，它為綠色發(fā)電提供了無限可能。
“石墨烯最有可能在新能源電池、電子設(shè)備和航空航天領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用”，基于目前已有的研究成果，中國石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟秘書長李義春做出如此預(yù)測。他同時表示：“2015年將成為中國石墨烯產(chǎn)業(yè)爆發(fā)的元年，今年以石墨烯為添加劑的鋰電池有望最早實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。”
李義春將我國石墨烯電池的研究分為兩部分：在傳統(tǒng)鋰電池上進(jìn)行應(yīng)用以及依據(jù)石墨烯制造一個新體系的電池。石墨烯超級電池的成功研發(fā)，克服了電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展瓶頸，解決了新能源汽車電池的容量不足以及充電時間過長的問題，若能批量生產(chǎn)，則將為電池產(chǎn)業(yè)乃至電動車產(chǎn)業(yè)帶來新的變革。而美國麻省理工學(xué)院成功研制的表面附有石墨烯納米涂層的柔性光伏電池板，可極大降低制造透明可變形太陽能電池的成本，為光伏產(chǎn)業(yè)的生存提供了出路。
同時，石墨烯在電子領(lǐng)域也大顯神威。備受矚目的可彎曲屏幕或?qū)⒊蔀槲磥硪苿釉O(shè)備顯示屏的發(fā)展趨勢，屆時作為基礎(chǔ)材料的石墨烯將前途無量。有數(shù)據(jù)顯示2013年全球?qū)κ謾C(jī)觸摸屏的需求量大概在9.65億片。到2015年，平板電腦對大尺寸觸摸屏的需求也將達(dá)到2.3億片，這為石墨烯的應(yīng)用提供了廣闊的市場。韓國三星公司的研究人員也已制造出由多層石墨烯等材料組成的透明可彎曲顯示屏，我國重慶墨烯科技有限公司更是先其他國家一步實(shí)現(xiàn)石墨烯手機(jī)的量產(chǎn)。
石墨烯在航天軍工領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢也極為突出，它的高導(dǎo)電性、高強(qiáng)度、超輕薄等特性彌補(bǔ)了傳統(tǒng)材料的缺陷。美國NASA已開發(fā)出應(yīng)用于航天領(lǐng)域的石墨烯傳感器，能很好的對地球高空大氣層的微量元素、航天器上的結(jié)構(gòu)性缺陷等進(jìn)行檢測。同時，石墨烯在超輕型飛機(jī)材料等潛在應(yīng)用上也將發(fā)揮更重要的作用。
當(dāng)“石墨烯 ”不只是石墨烯
正是看到了石墨烯的應(yīng)用前景，許多國家紛紛成立石墨烯相關(guān)技術(shù)研發(fā)中心，嘗試使石墨烯商業(yè)化，進(jìn)而在工業(yè)、技術(shù)和電子相關(guān)領(lǐng)域獲得潛在的應(yīng)用產(chǎn)權(quán)。歐盟委員會將石墨烯作為“未來新興旗艦技術(shù)項(xiàng)目”，設(shè)立專項(xiàng)研發(fā)計(jì)劃，將在10年內(nèi)撥出10億歐元經(jīng)費(fèi)。英國政府也投資建立國家石墨烯研究所(NGI)，力圖使這種材料在未來幾十年里可以從實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入生產(chǎn)線和市場。
