風(fēng)口下的石墨烯到底咋回事兒?

2016-03-29 真空技術(shù)網(wǎng) 真空技術(shù)網(wǎng)整理

  石墨烯這個(gè)事兒,一句兩句的還真說(shuō)不清,從頭到尾都是戲,您容我慢慢說(shuō)。

  石墨大家都知道,小時(shí)候扒干電池扒出來(lái)的那根黑棒子外面就是,摸起來(lái)滑滑的。后來(lái)高中應(yīng)該也學(xué)過(guò),就是六個(gè)碳原子構(gòu)成的六邊形按照層狀結(jié)構(gòu)排列形成的一種物質(zhì)形態(tài)。石墨層之間主要靠分子之間的作用力維系,用石墨芯兒寫(xiě)字就是讓石墨層滑動(dòng)留下若干層的過(guò)程。

  看多了很多層疊加的石墨形態(tài),某天人類(lèi)開(kāi)始開(kāi)腦洞了,能不能找到只有一層的石墨呢?雖然科技進(jìn)步到納米級(jí)別了,但是困難依然重重啊!困難到啥程度呢,一些科學(xué)家大牛自己搞了半天也搞不定就直接斷言說(shuō)單層的石墨根本不存在,困難到有個(gè)人一不小心做出來(lái)就直升諾貝爾獎(jiǎng)了。這個(gè)人大名叫Andre Geim,也是個(gè)奇葩,大家可以有空去搜搜這個(gè)有故事的男同學(xué)。

  話說(shuō)當(dāng)年大家都覺(jué)得石墨烯不存在的時(shí)候,Geim不信邪,扔給他的研究僧一塊石墨,“給我削了它,我要單層的”。研究僧估計(jì)當(dāng)時(shí)就暈過(guò)去了,可沒(méi)辦法,老板發(fā)話了,只能不停的削。折騰了幾個(gè)月那根黑棍子,一測(cè)量還有幾千層,鐵杵磨成針也是不夠了,研究僧絕望了,撂挑子走人。

  Geim還得繼續(xù)自己搞。有次,突然就看到有個(gè)研究僧拿膠帶去粘石墨,腦袋瓜亮了,一測(cè)量膠帶上殘存的石墨,我去,只有幾十層了,新的矮度啊!Geim就這么拿著膠帶不停的粘過(guò)來(lái)粘過(guò)去,如此反復(fù)了幾次之后,只有一層的石墨也就是石墨烯粘在膠帶上誕生了,諾貝爾獎(jiǎng)跟著就來(lái)了,全世界的科學(xué)家因?yàn)檫@個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)受到了一萬(wàn)點(diǎn)的傷害。

  能讓諾獎(jiǎng)出面的絕對(duì)是大咖。專(zhuān)利研究蹭蹭的漲,最近幾年應(yīng)用的傳聞也出來(lái)了,什么五秒鐘充飽手機(jī)電池,十分鐘充電動(dòng)車(chē)可以跑1萬(wàn)公里,終結(jié)硅時(shí)代的,是的,石墨烯就是這樣一款出場(chǎng)自帶主角光環(huán)的材料。真真假假的,我也來(lái)說(shuō)一把,博采眾家長(zhǎng)長(zhǎng)短短的,歡迎大家拍磚。

  從整體行業(yè)來(lái)看,產(chǎn)業(yè)端跟石墨烯相關(guān)的產(chǎn)品目前幾乎沒(méi)有,有的那幾個(gè)目測(cè)是炒作概念憑借資本市場(chǎng)獲利。對(duì)于未來(lái)市場(chǎng)規(guī)模的預(yù)估,大家都比較樂(lè)觀,三年后三億美元,八年后十三億美元的,雖然不知道各自怎么搭的模型,但整體趨勢(shì)彼此都認(rèn)同,那就是漲漲漲。

  產(chǎn)業(yè)端沒(méi)東西,那就看看科研這塊兒。

  中國(guó)最近幾年在石墨烯領(lǐng)域的專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)最多,實(shí)力也在第一梯隊(duì),與英國(guó)略有差距。國(guó)家很關(guān)注,習(xí)大大也去了石墨烯的出生地英國(guó)曼切斯特大學(xué)參觀考察,但相比于英國(guó)與歐盟的集中式投入,咱國(guó)家在石墨烯的科研力量和資金等投入上就比下去了,對(duì)比下來(lái)看,人家曼切斯特大學(xué)國(guó)家石墨烯研究院的經(jīng)費(fèi)投入就跟我國(guó)自然科學(xué)基金的整體投入不相上下。

  目前國(guó)內(nèi)的石墨烯研究主要靠群眾自發(fā)組織運(yùn)動(dòng),缺乏國(guó)家在方向和資源上的統(tǒng)籌,引導(dǎo)有限,自發(fā)組織起來(lái)的研究單位之間,尤其是科研端和企業(yè)端的合作更是跟不上。石墨烯大概是不能五秒鐘充滿電的,但還是很重要啊。歐盟2013年也開(kāi)始有大動(dòng)作了,啟動(dòng)的歐盟石墨烯旗艦項(xiàng)目的十年總投入達(dá)10億歐元,這樣的投入方式必然使得資源集中些,興許能憋個(gè)大的。

  賣(mài)白菜的操著賣(mài)白粉的心,大家見(jiàn)笑。

  回過(guò)頭來(lái),作為普羅大眾,可能關(guān)注比較多的還是我該不該投,我該不該買(mǎi)。目前市場(chǎng)上鮮有產(chǎn)品,到處都是神一樣的傳聞,一眼看上去形式撲朔迷離。但還是可以多少通過(guò)各大企業(yè)和科研機(jī)構(gòu),尤其是企業(yè)的研究動(dòng)向來(lái)判斷未來(lái)石墨烯真實(shí)應(yīng)用場(chǎng)景。

  從申請(qǐng)專(zhuān)利的數(shù)量方向來(lái)看,目前在石墨烯領(lǐng)域布局的重頭企業(yè)主要有,三星,IBM,LG,諾基亞,索尼這幾個(gè)公司。大家看著企業(yè)的主營(yíng)業(yè)務(wù)大概也能猜出來(lái)他們申請(qǐng)石墨烯專(zhuān)利的主要應(yīng)用方向還是在電子電池傳感器這一塊兒。

  插播一下石墨烯本身的特性,比較顯著的在于極低的電阻率(顯著低于銅和鐵)與極好的導(dǎo)電特質(zhì),硬度完爆金剛石,同時(shí)有極好的透光率(只吸收2.3%的光)。這樣的特性,前面幾家大公司瘋狂投入研究也就不奇怪了。

  從專(zhuān)利分布上來(lái)看,目前石墨烯專(zhuān)利申請(qǐng)的應(yīng)用領(lǐng)域主要包括:復(fù)合材料(改良原材料特性),儲(chǔ)能(鋰電池,超級(jí)電容器,太陽(yáng)能,燃料電池),傳感器,電子材料(觸摸屏,透明導(dǎo)電薄膜,LED,OLED,信息存儲(chǔ))水處理,生物醫(yī)藥,結(jié)構(gòu)材料。

  有了這樣的了解后,咱再回到之前的問(wèn)題上來(lái),到底是炒作還是真的很神奇這件事兒,我想大家各有各的判斷。真空技術(shù)網(wǎng)(http://www.healwit.com.cn/)認(rèn)為現(xiàn)階段在制備技術(shù)都不是很完善的情況下號(hào)稱(chēng)已經(jīng)出成品而且與現(xiàn)階段功能跳躍性太大的,多半是某些公司的炒作。但就石墨烯本身而言確實(shí)具備了很多超越目前常規(guī)材料的特性,尤其是低電阻和高電導(dǎo)率方面,不僅科研機(jī)構(gòu),很多行業(yè)內(nèi)相關(guān)的公司也投入了大量的人力財(cái)力進(jìn)行研究,未來(lái)應(yīng)該會(huì)對(duì)相關(guān)行業(yè)有比較大的提升。無(wú)論如何,石墨烯只是一種材料,不能像綠豆一樣一味藥治百病,在當(dāng)下的發(fā)展階段中,最需要的大概還是沉下心來(lái)做好基礎(chǔ)研究。