风口下的石墨烯到底咋回事儿?

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  石墨烯这个事儿,一句两句的还真说不清,从头到尾都是戏,您容我慢慢说。

  石墨大家都知道,小时候扒干电池扒出来的那根黑棒子外面就是,摸起来滑滑的。后来高中应该也学过,就是六个碳原子构成的六边形按照层状结构排列形成的一种物质形态。石墨层之间主要靠分子之间的作用力维系,用石墨芯儿写字就是让石墨层滑动留下若干层的过程。

  看多了很多层叠加的石墨形态,某天人类开始开脑洞了,能不能找到只有一层的石墨呢?虽然科技进步到纳米级别了,但是困难依然重重啊!困难到啥程度呢,一些科学家大牛自己搞了半天也搞不定就直接断言说单层的石墨根本不存在,困难到有个人一不小心做出来就直升诺贝尔奖了。这个人大名叫Andre Geim,也是个奇葩,大家可以有空去搜搜这个有故事的男同学。

  话说当年大家都觉得石墨烯不存在的时候,Geim不信邪,扔给他的研究僧一块石墨,“给我削了它,我要单层的”。研究僧估计当时就晕过去了,可没办法,老板发话了,只能不停的削。折腾了几个月那根黑棍子,一测量还有几千层,铁杵磨成针也是不够了,研究僧绝望了,撂挑子走人。

  Geim还得继续自己搞。有次,突然就看到有个研究僧拿胶带去粘石墨,脑袋瓜亮了,一测量胶带上残存的石墨,我去,只有几十层了,新的矮度啊!Geim就这么拿着胶带不停的粘过来粘过去,如此反复了几次之后,只有一层的石墨也就是石墨烯粘在胶带上诞生了,诺贝尔奖跟着就来了,全世界的科学家因为这个诺贝尔奖受到了一万点的伤害。

  能让诺奖出面的绝对是大咖。专利研究蹭蹭的涨,最近几年应用的传闻也出来了,什么五秒钟充饱手机电池,十分钟充电动车可以跑1万公里,终结硅时代的,是的,石墨烯就是这样一款出场自带主角光环的材料。真真假假的,我也来说一把,博采众家长长短短的,欢迎大家拍砖。

  从整体行业来看,产业端跟石墨烯相关的产品目前几乎没有,有的那几个目测是炒作概念凭借资本市场获利。对于未来市场规模的预估,大家都比较乐观,三年后三亿美元,八年后十三亿美元的,虽然不知道各自怎么搭的模型,但整体趋势彼此都认同,那就是涨涨涨。

  产业端没东西,那就看看科研这块儿。

  中国最近几年在石墨烯领域的专利申请数最多,实力也在第一梯队,与英国略有差距。国家很关注,习大大也去了石墨烯的出生地英国曼切斯特大学参观考察,但相比于英国与欧盟的集中式投入,咱国家在石墨烯的科研力量和资金等投入上就比下去了,对比下来看,人家曼切斯特大学国家石墨烯研究院的经费投入就跟我国自然科学基金的整体投入不相上下。

  目前国内的石墨烯研究主要靠群众自发组织运动,缺乏国家在方向和资源上的统筹,引导有限,自发组织起来的研究单位之间,尤其是科研端和企业端的合作更是跟不上。石墨烯大概是不能五秒钟充满电的,但还是很重要啊。欧盟2013年也开始有大动作了,启动的欧盟石墨烯旗舰项目的十年总投入达10亿欧元,这样的投入方式必然使得资源集中些,兴许能憋个大的。

  卖白菜的操着卖白粉的心,大家见笑。

  回过头来,作为普罗大众,可能关注比较多的还是我该不该投,我该不该买。目前市场上鲜有产品,到处都是神一样的传闻,一眼看上去形式扑朔迷离。但还是可以多少通过各大企业和科研机构,尤其是企业的研究动向来判断未来石墨烯真实应用场景。

  从申请专利的数量方向来看,目前在石墨烯领域布局的重头企业主要有,三星,IBM,LG,诺基亚,索尼这几个公司。大家看着企业的主营业务大概也能猜出来他们申请石墨烯专利的主要应用方向还是在电子电池传感器这一块儿。

  插播一下石墨烯本身的特性,比较显著的在于极低的电阻率(显著低于铜和铁)与极好的导电特质,硬度完爆金刚石,同时有极好的透光率(只吸收2.3%的光)。这样的特性,前面几家大公司疯狂投入研究也就不奇怪了。

  从专利分布上来看,目前石墨烯专利申请的应用领域主要包括:复合材料(改良原材料特性),储能(锂电池,超级电容器,太阳能,燃料电池),传感器,电子材料(触摸屏,透明导电薄膜,LED,OLED,信息存储)水处理,生物医药,结构材料。

  有了这样的了解后,咱再回到之前的问题上来,到底是炒作还是真的很神奇这件事儿,我想大家各有各的判断。真空技术网(http://www.chvacuum.com/)认为现阶段在制备技术都不是很完善的情况下号称已经出成品而且与现阶段功能跳跃性太大的,多半是某些公司的炒作。但就石墨烯本身而言确实具备了很多超越目前常规材料的特性,尤其是低电阻和高电导率方面,不仅科研机构,很多行业内相关的公司也投入了大量的人力财力进行研究,未来应该会对相关行业有比较大的提升。无论如何,石墨烯只是一种材料,不能像绿豆一样一味药治百病,在当下的发展阶段中,最需要的大概还是沉下心来做好基础研究。

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