石墨烯靠“忽悠”不能成大事，未來能有多少“殺手锏級”應用？
石墨烯靠“忽悠”不能成大事，未來能有多少“殺手锏級”應用？
3月20日“新興產(chǎn)業(yè)百人會”成立大會暨北斗產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇在北京成功召開。中國科學院院士，北京大學教授劉忠范做了題為《石墨烯產(chǎn)業(yè)的機遇與挑戰(zhàn)》的主題報告，全面介紹了石墨烯產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀、應用成就、市場機遇挑戰(zhàn)與未來發(fā)展。劉院士強調(diào)，未來的石墨烯產(chǎn)業(yè)將建立在石墨烯材料的“殺手锏級”應用基礎上，而不是作為“萬金油式”的添加劑。
3月20日“新興產(chǎn)業(yè)百人會”成立大會暨北斗產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇在北京成功召開。“新興產(chǎn)業(yè)百人會”是一批有志于推進中國新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的知名專家學者、企業(yè)家等共同發(fā)起的非官方、非盈利、公益性產(chǎn)業(yè)研究和交流平臺，致力于前瞻研判全球新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢，深度解析國內(nèi)新興產(chǎn)業(yè)領域面臨的新機遇和新挑戰(zhàn)，聚焦研究中國新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重大問題，為加快推進實施制造強國和網(wǎng)絡強國戰(zhàn)略匯聚思想、貢獻智慧。中科院院士劉忠范在成立大會上做了關于石墨烯主題的報告。
我今天講的是石墨烯產(chǎn)業(yè)，嚴格說談不上是產(chǎn)業(yè)，應該說還是萌芽中的新興產(chǎn)業(yè)。石墨烯是一種純碳材料，只有一個碳原子層，因其最薄、最輕、最強、最堅硬的特點，所以號稱新材料之王。同時，它的柔性、透明度、穩(wěn)定性以及拉伸性都特別好。可以想象一下，集這么多優(yōu)點于一身，稱它是新材料之王是可以理解的，也因此被普遍認為作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，它會主導未來競爭。另外，它在諸多領域像電子信息、航空航天、國防、節(jié)能環(huán)保、生物醫(yī)藥會有非常廣闊的應用前景。
不過，未來的石墨烯產(chǎn)業(yè)還很漫長，我認為是充滿荊棘的一條路。石墨烯研發(fā)的門檻其實很高，我的團隊多年來一直做石墨烯的研究，發(fā)現(xiàn)越做越難，所以絕非大量鋼鐵式的運動所能做的事情。那么，現(xiàn)在石墨烯產(chǎn)業(yè)究竟處于什么階段呢？很多人有這樣的誤解，認為這個產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進入大規(guī)模應用的前期階段，而實際上是屬于期望的頂峰階段。尤其石墨烯產(chǎn)業(yè)是實體產(chǎn)業(yè)，不是互聯(lián)網(wǎng)，不是虛擬產(chǎn)業(yè)，需要扎扎實實去做，從技術上去推進才有可能在未來產(chǎn)業(yè)的大蛋糕上分一杯羹。
石墨烯是由單晶碎片堆積起來的多晶薄膜或粉體。在通常情況下，石墨烯工藝化的制備過程其實并不理想。雖然粉體石墨烯和薄膜石墨烯都是石墨烯，但是制作方法卻完全不一樣，用途也不一樣。此外，石墨烯和石墨差別就在于把石墨一層一層剝下來就是石墨烯，經(jīng)過各項處理就可以一層一層剝下來，兩層之間非常細，現(xiàn)在做出來的產(chǎn)品層數(shù)不好控制。相對而言，這類辦法質(zhì)量比較差，不是純碳，里面也有氧、氫等其他的東西。另外，一公斤的石墨烯需要50公斤的濃硫酸，大量制備的時候可能會產(chǎn)生大量污染，這時候也需要大家提升環(huán)境保護的意識。
目前，制備的石墨烯材料與理想還差得很遠，還有非常大的提升空間，因此我最近經(jīng)常講的是今天的石墨烯材料并不等同于未來的石墨烯材料，你能期待的用途也是截然不同的，當年的碳纖維能做什么事，現(xiàn)在的碳纖維能做什么事，當年是想不到的，所以從這個意義上講我們一定要明白，現(xiàn)在做的石墨烯，現(xiàn)在的用途未必甚至很有可能不會成為未來產(chǎn)業(yè)的核心。而對于我們來說，需要把它做到極致，才能形成產(chǎn)業(yè)，制備決定未來，關鍵是能不能做出真正好的石墨烯材料。
石墨烯的研究方向和趨勢
下面舉幾個例子，也是代表著現(xiàn)在石墨烯研究研發(fā)方向。首先是標號石墨烯，這也是我們在做的事情，就像T300，石墨烯產(chǎn)業(yè)的基石畢竟會走這樣的路，也就是現(xiàn)在這個檔次還很低，必須得認真往前提高檔次，最后才能越來越接近理想的狀態(tài)，最終才有可能變成未來的石墨烯產(chǎn)業(yè)。
其次是我們的第二代設備，所謂產(chǎn)能每年2000 平方米，質(zhì)量還是相當不錯的。如今，當討論石墨烯材料或者石墨烯產(chǎn)業(yè)的時候，大家經(jīng)常有一個誤區(qū)，就是認為有石墨礦資源就能發(fā)展石墨烯，把石墨礦跟石墨烯的概念混淆。雖然石墨礦可以發(fā)展成石墨烯，但是這條路未必劃算，也未必合理。所以在這里我覺得有石墨礦資源，也要慎重，不要簡單地把石墨礦和石墨烯混為一談。
那么，有沒有其他可能的路徑甚至是更好的路徑去發(fā)展石墨烯？像我們的團隊也在研究粉體石墨烯，通過硅藻土可以得到一種導電性比現(xiàn)有的石墨烯粉體至少高十倍的物質(zhì)，分散性也特別高。盡管導電性和分散能力的確是粉體石墨烯非常重要的指標，但是還是會有其他的技術選項來做粉體石墨烯。
關于未來的石墨烯產(chǎn)業(yè)，我相信將是建立在石墨烯材料的殺手锏級的應用基礎之上，而不是作為萬金油式的添加劑。舉例來講，現(xiàn)在市場上的一些產(chǎn)品，包括服飾、涂料、復合材料、吸附、潤滑產(chǎn)品以及石墨烯鋰電池、智能手環(huán)、石墨烯手機觸摸屏等等，這些方面應該說代表著我們國家現(xiàn)在研發(fā)石墨烯的主體產(chǎn)品，應該說在國際上處于第一方隊。
但是跟國外相比，我們關注的點卻有點不太一樣，我把最新的世界移動通信大會上的石墨烯展品給大家看一下，有石墨烯體驗區(qū)，很能代表國際上在關注的方向。國際上關注的是石墨烯超級汽車，還有物聯(lián)網(wǎng)傳感器、可穿戴設備與健康管理、數(shù)據(jù)通信、能源技術、復合材料等等。
你會注意到國際上關注的東西至少宣傳的東西跟我們有點差別，他們關注的是未來。我要說的是，未來的石墨烯產(chǎn)業(yè)肯定會是一塊大蛋糕，不過我們能切到多少，取決于現(xiàn)在關心什么、關注什么。我覺得我們的確不能僅僅關注今天的產(chǎn)品，要關注引領未來的核心技術，這點非常重要。
下面，我舉幾個我的團隊在關注的事情，一個是超級石墨烯玻璃，這是我們獨有的技術，石墨烯作為一層來說自己不能單獨拿出來的，我們第一次實現(xiàn)了把它放到玻璃上，大家知道玻璃到處都在用，我們的策略就是讓玻璃搭在石墨烯上，讓它通過這個來走進市場，走進千家萬戶。石墨烯玻璃跟玻璃的結合是完全互補的，兩個都是透明的，所以說保持玻璃的本性，但是一個是電的良導體，一個是電的絕緣體；一個是水的電熱體，一個是水的絕緣體。大家一定要明白，不是把石墨烯粉涂到上面去，我們是用高溫做出來的東西。這個產(chǎn)品實際上有很廣闊的應用前景，比如說做電致變色窗、職能電車、玻璃暖氣片、高效細胞培養(yǎng)皿等。
另外一個領域是超級石墨烯光纖，為什么把光纖和石墨烯結合起來，光纖的主要原理是石英，最早在石英成功長出石墨烯，所以把石墨烯和光纖結合起來，各種類型的光纖都可以展示非常漂亮的石墨烯。那么結合了之后可以做什么，做電光調(diào)制器，光纖探測器，還有第三代半導體照明。我們現(xiàn)在還在嘗試用普通玻璃做同樣的事情，那個可能真是做到又便宜，性能又好，所以我們也期待作為下一代半導體照明技術的一個基礎。
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