“石墨烯時(shí)代”離我們還有多遠(yuǎn)？

謝瑋

2004年，英國(guó)曼徹斯特大學(xué)教授安德烈·海姆（Andre Geim）和康斯坦丁·諾沃肖洛夫（Kostya Novoselov）成功地從石墨中分離出石墨烯。2010年，兩人借著在石墨烯方面的創(chuàng)新研究而獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。之后，世界范圍內(nèi)對(duì)石墨烯的研究、應(yīng)用和投資快速升溫。

作為目前已知的世上最薄、強(qiáng)度最高、導(dǎo)電性最好且擁有強(qiáng)大靈活性的納米材料，人們對(duì)石墨烯在新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用充滿了想象。有報(bào)道稱，鑒于石墨烯所蘊(yùn)含的無(wú)限應(yīng)用潛力，三星、蘋果和谷歌公司開(kāi)始積累各種與石墨烯有關(guān)的專利，未來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)之戰(zhàn)已在實(shí)驗(yàn)室打響。

日前，央視《對(duì)話》欄目邀請(qǐng)業(yè)內(nèi)相關(guān)人士，揭秘石墨烯的神奇之處，石墨烯對(duì)目前的產(chǎn)品有哪些顛覆性的改變？“石墨烯時(shí)代”究竟離我們還有多遠(yuǎn)？

石墨烯到底是什么？

中國(guó)科學(xué)院院士劉忠范：其實(shí)石墨烯跟石墨就差個(gè)烯字，石墨大家早就知道。早年間的理論模型就是單層石墨，就是石墨烯。早在1947年，理論學(xué)家就做了這方面的事情。實(shí)驗(yàn)上，五幾年、六幾年、七幾年都有人看到過(guò)類似的東西。為什么到2004年才真正關(guān)注石墨烯這種材料？我覺(jué)得這是需要勇氣的。因?yàn)閺睦碚撋现v，早在70多年前，理論學(xué)家就預(yù)言真正嚴(yán)格意義上的二維材料是不應(yīng)該存在的，它是不穩(wěn)定的。石墨烯當(dāng)然是一種二維材料。所以一般沒(méi)有人逾越這個(gè)障礙，覺(jué)得這是不成立的。當(dāng)然有人不信邪，不信邪的人拿了諾貝爾獎(jiǎng)。

深圳市石墨烯協(xié)會(huì)會(huì)長(zhǎng)馮冠平：石墨烯本身并不是會(huì)帶來(lái)污染的物質(zhì)。但是，也要注意到石墨烯粉體的制備功能，不同的制備方法是會(huì)產(chǎn)生污染的。像氧化還原的方法制備的石墨烯粉體材料，它本身用到強(qiáng)酸、強(qiáng)堿。強(qiáng)酸、強(qiáng)堿又是其他工業(yè)的原料。所以要把產(chǎn)業(yè)鏈設(shè)計(jì)好，不要把強(qiáng)酸、強(qiáng)堿變成污染物到處排放。

江南石墨烯研究院副院長(zhǎng)瞿研：石墨烯是一種二維材料，確實(shí)擁有很多優(yōu)異的性能，但都是微觀尺度的。問(wèn)題在于如何在三維世界中，將二維的材料組合成三維的材料。目前為止，石墨烯在很多領(lǐng)域的應(yīng)用只是添加劑，無(wú)法作為主材。目前純用石墨烯做汽車恐怕非常困難。

石墨烯和未來(lái)產(chǎn)業(yè)之間的關(guān)聯(lián)度到底有多高？

劉忠范：石墨烯的導(dǎo)熱性特別好。金剛石的導(dǎo)熱性以前是最好的，其導(dǎo)熱率不到2000，石墨的導(dǎo)熱率是1000多一點(diǎn)，而單層石墨烯的熱導(dǎo)率是5300。石墨烯做發(fā)熱材料、散熱材料，如散熱片、散熱薄膜會(huì)有很好的用途。此外，石墨烯輕質(zhì)高強(qiáng)，強(qiáng)度特別高，可以用做防彈材料、警用產(chǎn)品。關(guān)鍵在于能否將價(jià)格降下來(lái)。

石墨烯的導(dǎo)電性受環(huán)境影響較大，適宜做傳感材料。一般的傳感器利用導(dǎo)電原理，迅速反映電流、信號(hào)的變化。石墨烯做傳感材料，能夠反映石墨烯各方面的特性，導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、表面積、力學(xué)、機(jī)械強(qiáng)度等等，相當(dāng)不錯(cuò)。

石墨烯可以做保暖內(nèi)衣，做散熱片、加熱器等產(chǎn)品，但若僅僅基于這樣的用途，就不值得全世界去關(guān)注。所謂的戰(zhàn)略新興材料，代表了多種可能性。我建議投資方放眼長(zhǎng)遠(yuǎn)，要布局現(xiàn)在，更要布局未來(lái)。

瞿研：埃隆·馬斯克（Elon Musk）所做的新能源汽車、石墨烯電池以及美國(guó)太空探索技術(shù)公司（SpaceX），其實(shí)都是系統(tǒng)工程。新能源汽車充電跑1000公里，不是解決在負(fù)極做導(dǎo)電機(jī)的問(wèn)題，也不是一個(gè)做鋰電池，讓車身更輕，也可以跑得更遠(yuǎn)的問(wèn)題。這正是馬斯克非常擅長(zhǎng)的地方，做一個(gè)系統(tǒng)工程，從方方面面最后做出一個(gè)完美的產(chǎn)品。其實(shí)蘋果手機(jī)也是如此，仔細(xì)拿出來(lái)每一個(gè)技術(shù)似乎都不是顛覆性的。但把這些優(yōu)秀技術(shù)，每一個(gè)都往前推進(jìn)一點(diǎn)，然后做一個(gè)系統(tǒng)工程，最終做出一個(gè)革命性的產(chǎn)品。

推動(dòng)顛覆性技術(shù)創(chuàng)新是當(dāng)務(wù)之急

劉忠范：石墨烯也是納米。十幾年前納米技術(shù)興起的時(shí)候，各個(gè)層級(jí)大家都在討論說(shuō)“微電子我們已經(jīng)落伍了，我們趕不上了。那么納電子，納米時(shí)代我們應(yīng)該抓住”。

我們很難準(zhǔn)確預(yù)知未來(lái)，但是我們知道過(guò)去。今年兩會(huì)期間，李克強(qiáng)總理在政府工作報(bào)告中提出工匠精神。工匠精神的真正含義是看準(zhǔn)某一個(gè)東西一直投入下去，有足夠的耐心和耐力把某件事情做到人所不能。在這一點(diǎn)上，如果我們不改變做法，也許幾十年之后石墨烯是一個(gè)大蛋糕，但是未必有你的事。從政府層面，到企業(yè)層面，再到個(gè)體的研究小組，要改變我們的思維方式和做法，才能如愿實(shí)現(xiàn)新技術(shù)的落地，形成推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新動(dòng)能。

中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟秘書長(zhǎng)李義春：在描述有關(guān)石墨烯技術(shù)在未來(lái)的顛覆性方面，任正非和埃隆·馬斯克站在一條起跑線上。但是，任正非只是說(shuō)了而已，馬斯克是做了。馬斯克不是靠自己研發(fā)，而是基于全球的整合能力。

在我看來(lái)，對(duì)有關(guān)石墨烯技術(shù)的研發(fā)是中國(guó)未來(lái)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的戰(zhàn)略制高點(diǎn)。上世紀(jì)50年代、60年代中國(guó)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)和日本（水平）是差不多的，之后距離就越來(lái)越遠(yuǎn)。如今，我們?cè)谛畔a(chǎn)業(yè)方面相對(duì)落后，但又面臨新的機(jī)遇，即在新一輪的高技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)中能否在石墨烯產(chǎn)業(yè)掌握顛覆性技術(shù)，帶動(dòng)科技創(chuàng)新。

瞿研：國(guó)內(nèi)一個(gè)很大的問(wèn)題就是公司規(guī)模普遍偏小，這導(dǎo)致國(guó)內(nèi)在研發(fā)石墨烯的過(guò)程中，缺乏很多前沿的、革命性的研究，或者說(shuō)殺手锏式的應(yīng)用研究。非常高興華為已經(jīng)進(jìn)入了半導(dǎo)體領(lǐng)域。碳、硅、鍺、鉛都是同族的，最早的半導(dǎo)體材料不是用硅，再往上就是碳。目前來(lái)看，石墨烯是最有可能在碳這個(gè)領(lǐng)域里做半導(dǎo)體材料的，當(dāng)然，產(chǎn)業(yè)化的路還很遠(yuǎn)，需要大量投入。