什么是石墨烯

　　石墨烯(Graphene)是由碳原子構成的只有一層原子厚度的二維晶體。在2015年石墨烯發(fā)現(xiàn)之前，石墨烯既是最薄的材料，也是最強韌的材料，斷裂強度比最好的鋼材還要高200倍。

　　同時它又有很好的彈性，拉伸幅度能達到自身尺寸的20%。它是目前自然界最薄、強度最高的材料，如果用一塊面積1平方米的石墨烯做成吊床，本身重量不足1毫克便可以承受一只一千克的貓。石墨烯目前最有潛力的應用是成為硅的替代品，制造超微型晶體管，用來生產(chǎn)未來的超級計算機。用石墨烯取代硅，計算機處理器的運行速度將會快數(shù)百倍。

　　經(jīng)歷瘋狂的三年

　　石墨烯市場空間巨大，據(jù)中國石墨烯產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟(以下簡稱“石墨烯聯(lián)盟”)預測，全球石墨烯應用市場將在2018年形成產(chǎn)業(yè)爆發(fā)點，2020年將成長至1000億元的規(guī)模，而中國的石墨烯市場將占據(jù)全球石墨烯市場份額的70%以上，在全球石墨烯市場上占據(jù)主導地位。

　　在經(jīng)歷了2014至2016年的高速發(fā)展后，石墨烯聯(lián)盟初步統(tǒng)計，截止到2016年8月底，從事石墨烯研發(fā)、生產(chǎn)、應用等相關企業(yè)數(shù)量超過400家，約占全球石墨烯企業(yè)數(shù)量的四分之三，主要集中在長三角、珠三角和京津冀魯區(qū)域。

　　在技術專利方面更是一支獨大，據(jù)介紹，2015年，我國已經(jīng)申請了2200多項石墨烯專利技術，約為全球石墨烯專利技術的三分之一。

　　伴隨著中國企業(yè)和專利爆發(fā)式的增長，“中國國際石墨烯創(chuàng)新大會”已連續(xù)舉辦了三屆。

　　石墨烯開啟二維材料之窗

　　在科技突飛猛進的今天，如果沒有適宜的材料做支撐，科技難以轉化為理想中的實際成果，更談不上大規(guī)模應用。因而，科技與材料結合的矛盾，深深地困擾著我們。

　　“我們渴望一種絢麗的超級材料，具有多種優(yōu)異性能的石墨烯帶給人們無限的遐想。”銀基烯碳新材總裁范志明告訴記者。石墨烯是由一個碳原子與周圍三個近鄰碳原子結合形成蜂窩狀結構的碳原子單層。2004年，英國曼徹斯特大學教授安德烈·海姆和學生康斯坦丁·諾沃肖洛夫合作，用透明膠帶將石墨烯從石墨中剝離出來。正是它打破了二維材料在常溫壓下不穩(wěn)定的“定論”。

　　高質量石墨烯仍稀缺

　　在石墨烯的實際應用上，制備技術是關鍵。當初無法大規(guī)模制備石墨烯的困擾已不復存在。

　　石墨烯材料分為石墨烯粉體和石墨烯薄膜兩種，目前已形成了較為成熟的制備體系，總體品質也在不斷上升。然而，制備兼具高質量、低成本、過程綠色的石墨烯仍存在技術壁壘。陳成猛告訴記者，2012年之前，科研級粉體樣品的成本每克高達上千元。目前采用氧化還原法制備的高品質石墨烯粉體的成本已降至10-50元/克。與過去相比，采用化學法制備石墨烯粉體的價格有了大幅的下降，若替代傳統(tǒng)材料，在價格上仍缺乏競爭力。

　　石墨烯企業(yè)面臨第一場“生死大洗牌”

　　在2016年的“中國石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新大會”上，雖然已有70多家參展商向觀眾展示了石墨烯制品及石墨烯、生物質石墨烯及功能服飾、石墨烯智能理療產(chǎn)品、智能發(fā)熱墻布、暖魔方壁畫等多種產(chǎn)品。

　　但是從參展現(xiàn)場可以發(fā)現(xiàn)，大部分的石墨烯企業(yè)更多熱衷于兩個應用方向，一是防腐涂料領域;二是動力電池領域。

　　“雖然今年來了很多企業(yè)，但是不出三年，將會有一半以上要關門!”面對市場現(xiàn)狀，一位企業(yè)大咖向大智慧通訊社表示，公司已經(jīng)開始考慮逐漸淡化石墨烯業(yè)務，未來可能會徹底退出該領域。

　　石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展至今，當然也存在一些問題，李義春向大智慧通訊社坦言，“比如一家石墨烯企業(yè)在某個應用領域賺錢了，其他企業(yè)也一哄而上，如果現(xiàn)在石墨烯企業(yè)不提高市場意識，我真是擔心，有一批將死掉。”

　　不僅業(yè)界，從學界的角度看來亦是如此，清華大學深圳研究院院長康飛宇接受大智慧通訊社專訪時，也表達了類似的擔憂。

　　康飛宇指出，首先石墨烯企業(yè)在應用領域扎堆，其次下游應用市場尚未完全打開，未來企業(yè)將會出現(xiàn)價格戰(zhàn)，有的甚至會在競爭中倒閉，目前行業(yè)正在經(jīng)歷一個淘汰的過程。

　　石墨烯不再是“萬金油”

　　石墨烯被譽為新材料產(chǎn)業(yè)皇冠上的明珠，因為它集多種辯證的優(yōu)異性能于一身。范志明指出，它既具有超高的強度，又具備良好的柔性。石墨烯是所測量的材料中強度最高的材料，比鋼鐵堅硬200倍。但它像布料一樣柔軟，可以進行彎曲，扭轉成為不同的外形。

　　石墨烯既可以作為導體材料，又可以作為半導體材料。它是已知物體中室溫導電率最高的材料，比最好的導體金屬如金或銅高出幾個數(shù)量級。同時，石墨烯還可以通過摻雜，在一定程度上打開帶隙，有望成為取代硅的下一代半導體材料。此外，石墨烯既可以制備成透明的材料，又可以制備成不透明的材料。單層石墨烯的透光性達到了97.7%，而隨著層數(shù)的增加，多層石墨烯則為黑色。

　　正是基于上述優(yōu)點，石墨烯也被喻為“萬能材料”，人們希望它能適用于各個領域，也催生了“石墨烯+”的概念，如“石墨烯+塑料”、“石墨烯+電池”等。陳成猛指出，當前科研界和產(chǎn)業(yè)界形成了一些共識，即石墨烯并非“萬金油”，而是在特定的適用領域才能夠更好地發(fā)揮它的特性。石墨烯正在向新能源、軍事國防、健康醫(yī)療等不同的應用領域滲透，但尚未出現(xiàn)真正成熟的商品。“在超級電容器、導電油墨、防腐涂料和功能塑料等傳統(tǒng)領域，石墨烯的價值正逐步顯現(xiàn)并開始獲得市場的認可，比其在微電子芯片等高端領域可能會走得更快。