石墨烯靠“忽悠”不能成大事，未來能有多少“殺手锏級”應用？
石墨烯靠“忽悠”不能成大事，未來能有多少“殺手锏級”應用？
3月20日“新興產業(yè)百人會”成立大會暨北斗產業(yè)發(fā)展論壇在北京成功召開。中國科學院院士，北京大學教授劉忠范做了題為《石墨烯產業(yè)的機遇與挑戰(zhàn)》的主題報告，全面介紹了石墨烯產業(yè)現(xiàn)狀、應用成就、市場機遇挑戰(zhàn)與未來發(fā)展。劉院士強調，未來的石墨烯產業(yè)將建立在石墨烯材料的“殺手锏級”應用基礎上，而不是作為“萬金油式”的添加劑。
3月20日“新興產業(yè)百人會”成立大會暨北斗產業(yè)發(fā)展論壇在北京成功召開。“新興產業(yè)百人會”是一批有志于推進中國新興產業(yè)發(fā)展的知名專家學者、企業(yè)家等共同發(fā)起的非官方、非盈利、公益性產業(yè)研究和交流平臺，致力于前瞻研判全球新興產業(yè)發(fā)展趨勢，深度解析國內新興產業(yè)領域面臨的新機遇和新挑戰(zhàn)，聚焦研究中國新興產業(yè)發(fā)展的重大問題，為加快推進實施制造強國和網絡強國戰(zhàn)略匯聚思想、貢獻智慧。中科院院士劉忠范在成立大會上做了關于石墨烯主題的報告。
我今天講的是石墨烯產業(yè)，嚴格說談不上是產業(yè)，應該說還是萌芽中的新興產業(yè)。石墨烯是一種純碳材料，只有一個碳原子層，因其最薄、最輕、最強、最堅硬的特點，所以號稱新材料之王。同時，它的柔性、透明度、穩(wěn)定性以及拉伸性都特別好。可以想象一下，集這么多優(yōu)點于一身，稱它是新材料之王是可以理解的，也因此被普遍認為作為戰(zhàn)略性新興產業(yè)，它會主導未來競爭。另外，它在諸多領域像電子信息、航空航天、國防、節(jié)能環(huán)保、生物醫(yī)藥會有非常廣闊的應用前景。
不過，未來的石墨烯產業(yè)還很漫長，我認為是充滿荊棘的一條路。石墨烯研發(fā)的門檻其實很高，我的團隊多年來一直做石墨烯的研究，發(fā)現(xiàn)越做越難，所以絕非大量鋼鐵式的運動所能做的事情。那么，現(xiàn)在石墨烯產業(yè)究竟處于什么階段呢？很多人有這樣的誤解，認為這個產業(yè)已經進入大規(guī)模應用的前期階段，而實際上是屬于期望的頂峰階段。尤其石墨烯產業(yè)是實體產業(yè)，不是互聯(lián)網，不是虛擬產業(yè)，需要扎扎實實去做，從技術上去推進才有可能在未來產業(yè)的大蛋糕上分一杯羹。
石墨烯是由單晶碎片堆積起來的多晶薄膜或粉體。在通常情況下，石墨烯工藝化的制備過程其實并不理想。雖然粉體石墨烯和薄膜石墨烯都是石墨烯，但是制作方法卻完全不一樣，用途也不一樣。此外，石墨烯和石墨差別就在于把石墨一層一層剝下來就是石墨烯，經過各項處理就可以一層一層剝下來，兩層之間非常細，現(xiàn)在做出來的產品層數不好控制。相對而言，這類辦法質量比較差，不是純碳，里面也有氧、氫等其他的東西。另外，一公斤的石墨烯需要50公斤的濃硫酸，大量制備的時候可能會產生大量污染，這時候也需要大家提升環(huán)境保護的意識。
目前，制備的石墨烯材料與理想還差得很遠，還有非常大的提升空間，因此我最近經常講的是今天的石墨烯材料并不等同于未來的石墨烯材料，你能期待的用途也是截然不同的，當年的碳纖維能做什么事，現(xiàn)在的碳纖維能做什么事，當年是想不到的，所以從這個意義上講我們一定要明白，現(xiàn)在做的石墨烯，現(xiàn)在的用途未必甚至很有可能不會成為未來產業(yè)的核心。而對于我們來說，需要把它做到極致，才能形成產業(yè)，制備決定未來，關鍵是能不能做出真正好的石墨烯材料。
石墨烯的研究方向和趨勢
下面舉幾個例子，也是代表著現(xiàn)在石墨烯研究研發(fā)方向。首先是標號石墨烯，這也是我們在做的事情，就像T300，石墨烯產業(yè)的基石畢竟會走這樣的路，也就是現(xiàn)在這個檔次還很低，必須得認真往前提高檔次，最后才能越來越接近理想的狀態(tài)，最終才有可能變成未來的石墨烯產業(yè)。
其次是我們的第二代設備，所謂產能每年2000 平方米，質量還是相當不錯的。如今，當討論石墨烯材料或者石墨烯產業(yè)的時候，大家經常有一個誤區(qū)，就是認為有石墨礦資源就能發(fā)展石墨烯，把石墨礦跟石墨烯的概念混淆。雖然石墨礦可以發(fā)展成石墨烯，但是這條路未必劃算，也未必合理。所以在這里我覺得有石墨礦資源，也要慎重，不要簡單地把石墨礦和石墨烯混為一談。
那么，有沒有其他可能的路徑甚至是更好的路徑去發(fā)展石墨烯？像我們的團隊也在研究粉體石墨烯，通過硅藻土可以得到一種導電性比現(xiàn)有的石墨烯粉體至少高十倍的物質，分散性也特別高。盡管導電性和分散能力的確是粉體石墨烯非常重要的指標，但是還是會有其他的技術選項來做粉體石墨烯。
關于未來的石墨烯產業(yè)，我相信將是建立在石墨烯材料的殺手锏級的應用基礎之上，而不是作為萬金油式的添加劑。舉例來講，現(xiàn)在市場上的一些產品，包括服飾、涂料、復合材料、吸附、潤滑產品以及石墨烯鋰電池、智能手環(huán)、石墨烯手機觸摸屏等等，這些方面應該說代表著我們國家現(xiàn)在研發(fā)石墨烯的主體產品，應該說在國際上處于第一方隊。
但是跟國外相比，我們關注的點卻有點不太一樣，我把最新的世界移動通信大會上的石墨烯展品給大家看一下，有石墨烯體驗區(qū)，很能代表國際上在關注的方向。國際上關注的是石墨烯超級汽車，還有物聯(lián)網傳感器、可穿戴設備與健康管理、數據通信、能源技術、復合材料等等。
你會注意到國際上關注的東西至少宣傳的東西跟我們有點差別，他們關注的是未來。我要說的是，未來的石墨烯產業(yè)肯定會是一塊大蛋糕，不過我們能切到多少，取決于現(xiàn)在關心什么、關注什么。我覺得我們的確不能僅僅關注今天的產品，要關注引領未來的核心技術，這點非常重要。
下面，我舉幾個我的團隊在關注的事情，一個是超級石墨烯玻璃，這是我們獨有的技術，石墨烯作為一層來說自己不能單獨拿出來的，我們第一次實現(xiàn)了把它放到玻璃上，大家知道玻璃到處都在用，我們的策略就是讓玻璃搭在石墨烯上，讓它通過這個來走進市場，走進千家萬戶。石墨烯玻璃跟玻璃的結合是完全互補的，兩個都是透明的，所以說保持玻璃的本性，但是一個是電的良導體，一個是電的絕緣體；一個是水的電熱體，一個是水的絕緣體。大家一定要明白，不是把石墨烯粉涂到上面去，我們是用高溫做出來的東西。這個產品實際上有很廣闊的應用前景，比如說做電致變色窗、職能電車、玻璃暖氣片、高效細胞培養(yǎng)皿等。
另外一個領域是超級石墨烯光纖，為什么把光纖和石墨烯結合起來，光纖的主要原理是石英，最早在石英成功長出石墨烯，所以把石墨烯和光纖結合起來，各種類型的光纖都可以展示非常漂亮的石墨烯。那么結合了之后可以做什么，做電光調制器，光纖探測器，還有第三代半導體照明。我們現(xiàn)在還在嘗試用普通玻璃做同樣的事情，那個可能真是做到又便宜，性能又好，所以我們也期待作為下一代半導體照明技術的一個基礎。
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