前不久,中國國家領(lǐng)導(dǎo)人在英國參觀了曼徹斯特大學(xué)國家石墨烯研究所。最近,工信部、發(fā)改委和科技部共同發(fā)布了《關(guān)于加快石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的若干意見》,力挺石墨烯行業(yè)發(fā)展并將其提升到“先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)”的高度。隨后,一些公司亦宣布已經(jīng)可以量產(chǎn)石墨烯,甚至成本已經(jīng)可以低至3元/克。一時(shí)間,國內(nèi)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展似乎已然“風(fēng)光無限好”。
石墨烯將成先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)
據(jù)了解,石墨烯是只有一個(gè)碳原子厚度的二維材料,這意味著真正的石墨烯是單層的,僅有一個(gè)原子的厚度,是目前已知的最薄的一種材料。正是在單層的條件下,石墨烯才具備多重讓人驚喜的屬性。比如在納米級(jí)別上,其強(qiáng)度是鋼鐵的20倍,但同時(shí)具有20%拉伸不斷裂的柔性;它幾乎是完全透明的,只吸收2.3%的光;石墨烯的導(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。這些優(yōu)異的性質(zhì),被認(rèn)為是石墨烯可以顛覆很多產(chǎn)業(yè)的原因。
哈爾濱工業(yè)大學(xué)教授袁國輝認(rèn)為,石墨烯作為一種新材料,有很多潛在的功能和應(yīng)用。盡管目前還沒有大規(guī)模應(yīng)用,但是如果未來技術(shù)能有突破,市場規(guī)模將難以限量?,F(xiàn)在工信部等提出“把石墨烯產(chǎn)業(yè)打造成先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)”,體現(xiàn)了國家看好其未來在多個(gè)領(lǐng)域能產(chǎn)生的效益。我認(rèn)為這是政府對(duì)產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略性考慮,出臺(tái)扶持文件能夠?qū)ξ覈氖┊a(chǎn)業(yè)發(fā)展起到一定的引導(dǎo)作用。
中國非金屬礦工業(yè)協(xié)會(huì)石墨專業(yè)委員會(huì)副秘書長劉榮華表示,目前石墨烯的主要制備方式是利用天然石墨。我國的石墨資源儲(chǔ)存豐富,市場規(guī)模大,而且現(xiàn)在企業(yè)投資也非常積極,資本也很充足,這些都對(duì)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展有很好的推動(dòng)作用。
多數(shù)石墨烯還未走出實(shí)驗(yàn)室
對(duì)于資本市場而言,石墨烯早已不是新的熱點(diǎn)。這種目前發(fā)現(xiàn)的最薄、強(qiáng)度最大、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能最強(qiáng)的一種新型納米材料,被認(rèn)為是“新材料之王”,一旦石墨烯商業(yè)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)突破,未來前景難以估量。
鑒于石墨烯可能存在的這些突出性能,近年來關(guān)于石墨烯應(yīng)用的消息總能引發(fā)關(guān)注。然而,目前石墨烯的許多優(yōu)質(zhì)性能及產(chǎn)品還難以在實(shí)驗(yàn)室之外的地方展現(xiàn),而相關(guān)產(chǎn)品的批量化生產(chǎn)更是遙遙無期。例如,石墨烯作為透明導(dǎo)電膜使用時(shí),其工業(yè)產(chǎn)品的制備便存在一定的瓶頸,使得產(chǎn)品中石墨烯原有的電導(dǎo)率低等特性無法發(fā)揮;石墨烯替代硅應(yīng)用于高性能集成電路和新型納米電子器件中,也由于單層石墨烯沒有帶隙,無法實(shí)現(xiàn)邏輯電路必需的晶體管開關(guān)功能,工藝復(fù)雜性程度大幅提高,在微電子領(lǐng)域廣泛使用還有待時(shí)日。
在石墨烯電池領(lǐng)域,“充電速度為普通電池的1000倍”、“充電十分鐘能跑1000公里”等曾經(jīng)被認(rèn)為將是石墨烯電池能帶來的突破。然而就目前來看,究竟什么是石墨烯電池都難以定義,也未能看到有進(jìn)展性研究。北京有色金屬研究總院高級(jí)工程師、清華大學(xué)博士劉冠偉甚至直接撰文稱“石墨烯電池技術(shù)接近于不存在,其噱頭意義遠(yuǎn)大于使用價(jià)值”。
此外,高昂的價(jià)格也是阻礙石墨烯邁向商業(yè)化的一大瓶頸。據(jù)北京航空航天大學(xué)教授程群峰介紹,目前科研單位做研究用的、品質(zhì)好一點(diǎn)的氧化石墨烯,價(jià)格都在每克上千元左右,而真正單層石墨烯的價(jià)格仍然是每克數(shù)千元甚至數(shù)萬元。按此價(jià)格來對(duì)比此前在市場上反復(fù)被熱炒的石墨烯電池,鋰離子電池里用的石墨電極和導(dǎo)電炭黑價(jià)格在每噸10萬元左右,根本沒有可比性。
清華大學(xué)材料學(xué)院教授朱宏偉同樣認(rèn)為,石墨烯在高端產(chǎn)品上的應(yīng)用還是個(gè)世界性難題,“原來硅、塑料等材料都是上百年才應(yīng)用成熟。石墨烯從發(fā)現(xiàn)到目前不過短短10來年時(shí)間,成熟的制備技術(shù)還很漫長。現(xiàn)在一些企業(yè)如果想通過石墨烯商用盈利,我認(rèn)為短期根本不可能。”