2004年，石墨烯在英國曼徹斯特大學某實驗室被制備出來，發現者因對石墨烯的重要研究而獲諾貝爾物理學獎。有著“奇跡材料”和“黑金”之稱的石墨烯具有特殊物理屬性，其出現使得新材料發展有了新的突破。石墨烯究竟有多神奇，目前開發應用處在哪個階段，其產業發展前景和困局何在，電池中國網帶您一探究竟。

　　日前，習近平主席參觀訪問曼徹斯特大學的國家石墨烯研究所，隨后中國華為也宣布與曼徹斯特大學合作研究石墨烯的應用，共同開發ICT領域的下一代高性能技術。

　　石墨烯又稱二維碳材料。雖然石墨烯僅有一個原子的厚度，但卻比鋼鐵強韌兩百倍。作為目前發現的最薄、最堅硬、導電導熱性能最強的一種新型納米材料，科學家預言石墨烯或將帶給世界重大改變。

　　炙手可熱的新型納米材料

　　在塑料里摻入百分之一的石墨烯，就能使塑料具備良好的導電性；加入千分之一的石墨烯，能使塑料的抗熱性能提高30攝氏度。毫不夸張地說，石墨烯的出現讓材料業發展步入“新境界”。在此基礎上可以研制出薄、輕、超強韌新型材料，相關應用領域包括電子、生物醫療、軍工、精密制造業、化工等行業。

　　2015中國國際石墨烯創新大會以石墨烯產業化為主要議題，由諾貝爾獎得主安德烈•海姆領銜的多位專家深入討論了石墨烯在環保、鋰電池、可穿戴等領域的應用前景。業內人士認為，目前石墨烯產業發展勢頭良好，技術不斷突破，軍用民用領域迅速拓展。

　　在目前的能源應用市場，石墨烯擴張速度最快，由于市場對輕便、靈活、使用壽命長的可再生能源需求量日益增加，石墨烯研究在世界范圍內如火如荼地展開。十年來，發達國家不斷提升對石墨烯研發應用的扶持力度。英國投入大量資金創建國家石墨烯研究院，去年又宣布斥資6000萬英鎊建造石墨烯工程創意中心。

　　權威機構紛紛預測未來石墨烯市場前景廣闊，石墨烯的產業化應用步伐也正在加快，基于已有的研究成果，最先實現商業化應用的領域可能會是移動設備、航空航天、新能源電池等領域。

　　研發扶持和商業化進程令人驚詫

　　在大眾創業、萬眾創新的驅動力感召下，石墨烯走入公眾視野。近年來在國家支持下，骨干企業、高校、研究院所加大研發投入，加強技術攻關，已初步掌握微晶石墨高溫提純、各向同性石墨制備等關鍵技術。

　　國家科技部和自然科學基金委員會也對石墨烯基礎研究給予大力支持，投入不菲。2007-2012年，國家自然科學基金委員會對石墨烯項目累計資助經費達到3.30億元。自2012年開始，我國在石墨烯論文和專利方面居全球首位。目前我國石墨烯相關企業超過100家，并在常州、無錫、青島、深圳等地形成產業集群。

　　中國石墨烯產業技術創新戰略聯盟秘書長李義春指出，石墨烯的應用可以涉及各個領域，聯盟一直極力推動各行各業的龍頭企業特別是上市公司，積極參與到石墨烯的工程化應用中來。

　　中國寶安、烯碳新材、華麗家族、東旭光電等多家公司涉足石墨烯領域，資本市場在推動石墨烯產業化過程中功不可沒。全國幾百個石墨烯研發團隊的成果急需與各行各業涉及工程應用的企業相結合，上市公司資本雄厚，可以推動石墨烯從實驗室階段走向應用階段。

　　隨著全球石墨烯產業的發展及各國政府對其重視程度的提高，歐美亞三足鼎立的局面是發展的必然趨勢。而中國是最具發展潛力的國家，未來幾十年內很有可能成為全球石墨烯行業領跑者和主導者。

　　實現量產應用尚需足夠耐心

　　“石墨烯應用探索還處在實驗室階段。”中國石墨協會專家委員會主任沈萬慈這樣認為。在罩上諾貝爾獎光環后，這種新材料讓更多科學家投身其中。但兩年后，行業權威人士對這一新材料應用的表態相當謹慎。

　　石墨烯可以改變很多材料的性能，但想實現產業化還要求經濟效益好。因為石墨烯薄而小，將其規矩的排列在一起非常困難，還沒看到產業化的成功經驗。

　　制造石墨烯的技術主要分為兩類，一種是剝離法，一種是氣相沉積法。諾貝爾獎獲得者使用的就是剝離法，即從石墨中剝離出石墨烯。剝離法產生的石墨烯成本較低，但是面積較小。而氣相沉積法就是在銅等表面生產出整片的石墨烯，由于生產出來的石墨烯和銅結合在一起，需要將銅腐蝕掉，所以成本較高。

　　業內已有不少公司稱掌握了低成本生產石墨烯的技術。中科院寧波材料所研究團隊負責人劉兆平表示，他們的核心能力就是低成本制備石墨烯，生產的石墨烯在10片以下。2012年4月，中科院寧波材料所與上海南江集團合作，計劃建設一條1000噸的生產線，不過目前還只有一條30噸的中試生產線。該生產線是將石墨烯涂抹在鋁箔之上，提高鋁箔的充放電能力，抑制發熱并延長壽命。但業內人士表示，年產鋁箔200萬平方米的量其實并不算大。

　　石墨烯產業化之路仍停留在導入階段，未實現量產，主要難點在于制備技術局限、應用領域需求未打開。超級電容器可能是石墨烯產業化的突破口之一，許多實驗室都在向這個方向努力。

　　江南石墨烯研究院研究員李金龍指出，雖然石墨烯可以作為萬能材料給諸多領域帶來改變，但它的作用往往也容易被市場所夸大。按照硅材料產業的成熟周期為20年來推斷，石墨烯產業化成熟大約還要五到十年，接下來如何實現破局格外關鍵。

　　期待石墨烯材料國家標準新突破

　　石墨烯雖然用途廣泛，但在很長時間內處境十分尷尬。十多年來，石墨烯依然沒有通用的國際標準，在我國石墨烯也沒有國家標準。

　　針對石墨烯產業發展可喜態勢和面臨的問題，近期，國家工信部原材料工業司擬開展工作，包括制定石墨烯產業發展行動計劃，指導籌建產業發展聯盟，推進創新平臺建設，積極構建產業鏈并推動鏈上各環節聯動，發掘石墨烯材料性能和應用價值，促進產業健康、快速、規范發展，著力規避低水平重復和盲目建設。

　　國家薄層石墨材料標準工作組成立大會暨第一次工作會議年初在常州召開。國標委正式批準在常州成立全國鋼標準化技術委員會炭素材料分技術委員會薄層石墨材料工作組，江南石墨烯研究院為工作組承擔單位。

　　事實上，近年各地政府均已經投入重金打造石墨烯研究實驗室。江南石墨烯研究院自2011年成立以來，致力于石墨烯的研究，目前共孵化了26個企業。李金龍指出，在石墨烯研究領域，常州處于全國領先地位，國家薄層石墨材料標準工作組落戶常州是正確選擇。

　　目前石墨烯行業尚沒有國家標準，但在“方法標準”上研究已取得突破。研制國家標準并不是為了限制各個企業的發展，相反是要通過統一的標準，規范行業，從而促進各個行業的發展，呼吁各方攜手推動新標準制定工作。

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