石墨烯技術(shù)大爆發(fā)

石墨烯這個(gè)小小的原子材料，未來卻有可能在商業(yè)領(lǐng)域影響深遠(yuǎn)。它比鋼要堅(jiān)韌200倍，又比紙還輕，同時(shí)“身段”比體操運(yùn)動(dòng)員還靈活。石墨烯被稱為奇跡般的材料、革命性的產(chǎn)品。從電子消費(fèi)到生物醫(yī)藥領(lǐng)域，它都大有可為。

石墨烯在2004年被兩名物理學(xué)家——Andre"Geim和Konstantin"Novoselov首次發(fā)現(xiàn)，二人因此獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。石墨烯的本質(zhì)是具有二維屬性的結(jié)晶碳同素異形體。它由碳六元環(huán)組成二維周期蜂窩狀點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，輕薄至幾近透明，其熱電轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)具有獨(dú)特性，加之它的磁性亦無其他材料可匹配，因此，石墨烯在商業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用幾乎所向披靡。例如，石墨烯的靈活性能讓可穿戴設(shè)備發(fā)揮出更多想象力，它的輕薄也能讓未來的飛機(jī)更省油、更具流線美感。甚至，Bill"amp;"Melinda"Gate基金會已經(jīng)向曼徹斯特大學(xué)捐款10萬美元，用于開發(fā)基于石墨烯技術(shù)的保險(xiǎn)套。

“石墨烯潛力非凡，能為不同的企業(yè)和領(lǐng)域所用。”位于紐約長島的石墨烯實(shí)驗(yàn)室CEO"Elena"Polyakova說。該實(shí)驗(yàn)室的“石墨烯超市”（Graphene"Supermarket）向7000多個(gè)企業(yè)和院校客戶提供納米碳和石墨烯產(chǎn)品。“它可以取代當(dāng)前市場上的很多材料。”

至少目前，針對石墨烯的研發(fā)遠(yuǎn)超其在商業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。科技咨詢公司Cambridge"IP指出，僅在過去5年，開發(fā)者和制造商已經(jīng)申請了1.3萬項(xiàng)石墨烯方面的技術(shù)專利。2013年底，歐盟委員會集結(jié)了來自17個(gè)國家的工業(yè)集團(tuán)和學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)，發(fā)起了一項(xiàng)耗時(shí)10年、耗資數(shù)十億歐元的石墨烯研究倡議。

美國聯(lián)合市場研究機(jī)構(gòu)（Allied"Market"Research）的報(bào)告預(yù)測，在下一個(gè)十年結(jié)束時(shí)，石墨烯市場規(guī)模將達(dá)到1.49億美元。在2014年?2020年之間，由于汽車和電子兩大行業(yè)對石墨烯興趣大增，年度復(fù)合增長率將達(dá)到44%。一個(gè)典型的案例是2014年4月，三星電子與韓國成均館大學(xué)合作，公布了一項(xiàng)石墨烯合成方法，據(jù)稱這將加快該材料的商業(yè)化速度，大大提升它在柔性顯示屏和其他尖端設(shè)備上的應(yīng)用潛力。IBM也發(fā)布了基于石墨烯技術(shù)設(shè)計(jì)的電子電路板，它將提升數(shù)據(jù)的無線傳輸速度。

然而，石墨烯是一個(gè)奇跡，卻并不意味著它是完美的。對于初創(chuàng)者來說，它缺乏存在于其他半導(dǎo)體材料之間的帶隙，意味著電傳導(dǎo)無法被開啟或關(guān)閉。可能的解決辦法包括人工設(shè)置分隔以打開和關(guān)閉電路，或者通過化學(xué)添加劑來改變石墨烯的核心組成部分。這些缺點(diǎn)進(jìn)一步加劇了石墨烯材料高昂的成本問題，以及完美的石墨烯卷的質(zhì)量控制問題。

渥太華初創(chuàng)企業(yè)Grafoid是一家專注于開發(fā)石墨烯商業(yè)價(jià)值的公司，他們正面對石墨烯在生產(chǎn)方面的挑戰(zhàn)。Grafoid旗下投資的MesoGraf平臺正在申請專利，從原料石墨礦中以較高的性價(jià)比提取高純度的石墨烯，讓石墨烯本來苛刻的化學(xué)性能不再成為妨礙。

這些努力都能讓地球環(huán)境變得更美好。事實(shí)上，石墨烯對環(huán)境影響很小，可能會成為人類留給后代真正的遺產(chǎn)。萊斯大學(xué)的研究人員已經(jīng)證明，將石墨烯氧化物添加進(jìn)基于水的鉆井液中，就能將滲漏問題降低至最小，提高采油效率。Grafoid創(chuàng)始人、總裁兼CTO，同時(shí)也是MesoGraf聯(lián)合投資人的Gordon"Chiu認(rèn)為，石墨烯甚至可能在制造過程中取代某些金屬和其他自然資源。

“想象一下，過去我們曾100%地依賴石油，而現(xiàn)在通過混合石墨烯，人類對石油的依賴度可能會降低到原來的50%。石墨烯帶來的不僅是更輕更強(qiáng)大的產(chǎn)品，還會帶來更安全的環(huán)境。”Chiu說，“我一直相信，新材料會改變我們的做事方式。而石墨烯有能力從根本上影響我們作為地球物種的生活方式和先進(jìn)性。”"譯|""Yelena"Xu