什么是石墨烯
石墨烯(Graphene)是由碳原子構(gòu)成的只有一層原子厚度的二維晶體。在2015年石墨烯發(fā)現(xiàn)之前，石墨烯既是最薄的材料，也是最強韌的材料，斷裂強度比最好的鋼材還要高200倍。
同時它又有很好的彈性，拉伸幅度能達到自身尺寸的20%。它是目前自然界最薄、強度最高的材料，如果用一塊面積1平方米的石墨烯做成吊床，本身重量不足1毫克便可以承受一只一千克的貓。石墨烯目前最有潛力的應(yīng)用是成為硅的替代品，制造超微型晶體管，用來生產(chǎn)未來的超級計算機。用石墨烯取代硅，計算機處理器的運行速度將會快數(shù)百倍。
經(jīng)歷瘋狂的三年
石墨烯市場空間巨大，據(jù)中國石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟(以下簡稱“石墨烯聯(lián)盟”)預(yù)測，全球石墨烯應(yīng)用市場將在2018年形成產(chǎn)業(yè)爆發(fā)點，2020年將成長至1000億元的規(guī)模，而中國的石墨烯市場將占據(jù)全球石墨烯市場份額的70%以上，在全球石墨烯市場上占據(jù)主導(dǎo)地位。
在經(jīng)歷了2014至2016年的高速發(fā)展后，石墨烯聯(lián)盟初步統(tǒng)計，截止到2016年8月底，從事石墨烯研發(fā)、生產(chǎn)、應(yīng)用等相關(guān)企業(yè)數(shù)量超過400家，約占全球石墨烯企業(yè)數(shù)量的四分之三，主要集中在長三角、珠三角和京津冀魯區(qū)域。
在技術(shù)專利方面更是一支獨大，據(jù)介紹，2015年，我國已經(jīng)申請了2200多項石墨烯專利技術(shù)，約為全球石墨烯專利技術(shù)的三分之一。
伴隨著中國企業(yè)和專利爆發(fā)式的增長，“中國國際石墨烯創(chuàng)新大會”已連續(xù)舉辦了三屆。
石墨烯開啟二維材料之窗
在科技突飛猛進的今天，如果沒有適宜的材料做支撐，科技難以轉(zhuǎn)化為理想中的實際成果，更談不上大規(guī)模應(yīng)用。因而，科技與材料結(jié)合的矛盾，深深地困擾著我們。
“我們渴望一種絢麗的超級材料，具有多種優(yōu)異性能的石墨烯帶給人們無限的遐想。”銀基烯碳新材總裁范志明告訴記者。石墨烯是由一個碳原子與周圍三個近鄰碳原子結(jié)合形成蜂窩狀結(jié)構(gòu)的碳原子單層。2004年，英國曼徹斯特大學(xué)教授安德烈·海姆和學(xué)生康斯坦丁·諾沃肖洛夫合作，用透明膠帶將石墨烯從石墨中剝離出來。正是它打破了二維材料在常溫壓下不穩(wěn)定的“定論”。
高質(zhì)量石墨烯仍稀缺
在石墨烯的實際應(yīng)用上，制備技術(shù)是關(guān)鍵。當初無法大規(guī)模制備石墨烯的困擾已不復(fù)存在。
石墨烯材料分為石墨烯粉體和石墨烯薄膜兩種，目前已形成了較為成熟的制備體系，總體品質(zhì)也在不斷上升。然而，制備兼具高質(zhì)量、低成本、過程綠色的石墨烯仍存在技術(shù)壁壘。陳成猛告訴記者，2012年之前，科研級粉體樣品的成本每克高達上千元。目前采用氧化還原法制備的高品質(zhì)石墨烯粉體的成本已降至10-50元/克。與過去相比，采用化學(xué)法制備石墨烯粉體的價格有了大幅的下降，若替代傳統(tǒng)材料，在價格上仍缺乏競爭力。
石墨烯企業(yè)面臨第一場“生死大洗牌”
在2016年的“中國石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新大會”上，雖然已有70多家參展商向觀眾展示了石墨烯制品及石墨烯、生物質(zhì)石墨烯及功能服飾、石墨烯智能理療產(chǎn)品、智能發(fā)熱墻布、暖魔方壁畫等多種產(chǎn)品。
但是從參展現(xiàn)場可以發(fā)現(xiàn)，大部分的石墨烯企業(yè)更多熱衷于兩個應(yīng)用方向，一是防腐涂料領(lǐng)域;二是動力電池領(lǐng)域。
“雖然今年來了很多企業(yè)，但是不出三年，將會有一半以上要關(guān)門!”面對市場現(xiàn)狀，一位企業(yè)大咖向大智慧通訊社表示，公司已經(jīng)開始考慮逐漸淡化石墨烯業(yè)務(wù)，未來可能會徹底退出該領(lǐng)域。
石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展至今，當然也存在一些問題，李義春向大智慧通訊社坦言，“比如一家石墨烯企業(yè)在某個應(yīng)用領(lǐng)域賺錢了，其他企業(yè)也一哄而上，如果現(xiàn)在石墨烯企業(yè)不提高市場意識，我真是擔心，有一批將死掉。”
不僅業(yè)界，從學(xué)界的角度看來亦是如此，清華大學(xué)深圳研究院院長康飛宇接受大智慧通訊社專訪時，也表達了類似的擔憂。
康飛宇指出，首先石墨烯企業(yè)在應(yīng)用領(lǐng)域扎堆，其次下游應(yīng)用市場尚未完全打開，未來企業(yè)將會出現(xiàn)價格戰(zhàn)，有的甚至?xí)诟偁幹械归]，目前行業(yè)正在經(jīng)歷一個淘汰的過程。
石墨烯不再是“萬金油”
石墨烯被譽為新材料產(chǎn)業(yè)皇冠上的明珠，因為它集多種辯證的優(yōu)異性能于一身。范志明指出，它既具有超高的強度，又具備良好的柔性。石墨烯是所測量的材料中強度最高的材料，比鋼鐵堅硬200倍。但它像布料一樣柔軟，可以進行彎曲，扭轉(zhuǎn)成為不同的外形。
石墨烯既可以作為導(dǎo)體材料，又可以作為半導(dǎo)體材料。它是已知物體中室溫導(dǎo)電率最高的材料，比最好的導(dǎo)體金屬如金或銅高出幾個數(shù)量級。同時，石墨烯還可以通過摻雜，在一定程度上打開帶隙，有望成為取代硅的下一代半導(dǎo)體材料。此外，石墨烯既可以制備成透明的材料，又可以制備成不透明的材料。單層石墨烯的透光性達到了97.7%，而隨著層數(shù)的增加，多層石墨烯則為黑色。
正是基于上述優(yōu)點，石墨烯也被喻為“萬能材料”，人們希望它能適用于各個領(lǐng)域，也催生了“石墨烯+”的概念，如“石墨烯+塑料”、“石墨烯+電池”等。陳成猛指出，當前科研界和產(chǎn)業(yè)界形成了一些共識，即石墨烯并非“萬金油”，而是在特定的適用領(lǐng)域才能夠更好地發(fā)揮它的特性。石墨烯正在向新能源、軍事國防、健康醫(yī)療等不同的應(yīng)用領(lǐng)域滲透，但尚未出現(xiàn)真正成熟的商品。“在超級電容器、導(dǎo)電油墨、防腐涂料和功能塑料等傳統(tǒng)領(lǐng)域，石墨烯的價值正逐步顯現(xiàn)并開始獲得市場的認可，比其在微電子芯片等高端領(lǐng)域可能會走得更快。
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