（新華全媒頭條）橫空出世 “烯”望無限－－探秘“神奇材料”石墨烯

　　新華網北京12月11日電 從被比喻為最接近科幻名作《三體》“二向箔”的神秘物質，到被預言能改變21世紀的“神奇材料”，石墨烯正從實驗室走進百姓生活。現在，它又將站在“風口”上，迎來發展的“春天”：中國“十三五”規劃建議明確提出將加快突破新材料等領域核心技術。工信部等部委也于近日聯合發文，提出要將石墨烯産業打造成先導産業。

　　這一“橫空出世”的新材料到底神奇在哪？能給我們的生活帶來怎樣的變化？何時才能迎來屬於它的大時代？新華社記者帶著這些思考，深入基層，揭開石墨烯的神秘面紗。

　　石墨烯為何方神聖？

　　11月20日，工信部、國家發改委和科技部聯合發佈《關於加快石墨烯産業創新發展的若干意見》，提出將石墨烯産業打造成先導産業，逐漸實現石墨烯材料在部分工業産品和民生消費品上的産業化應用。並提出到2020年，形成完善的石墨烯産業體系。

　　備受重視，身負使命的石墨烯，到底是何方神聖？

　　石墨烯，實際就是從石墨中剝離出來、由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體。鉛筆芯用的石墨就相當於無數層石墨烯疊在一起。

　　聽起來稀鬆平常的石墨烯，卻有諸多獨一無二的特性。通俗來説，目前自然界中，這東西最薄、最結實，導電性極好，在工業領域中幾乎無所不能。

　　石墨烯有多薄？厚度僅為普通紙張的十萬分之一。記者在常州江南石墨烯研究院看到，在展示時，石墨烯片只能附著在塑膠薄膜上，覆蓋處的顏色明顯深一些。

　　石墨烯的發現者、2010年諾貝爾物理學獎獲得者安德烈·海姆這樣描述石墨烯：可以被無限拉伸，彎曲到很大角度不斷裂，可以抵抗很高的壓力，同時還有著非同尋常的導熱性和導電性。

　　“石墨烯電阻率極低，電子能在其中極為高效地移動，這使得石墨烯有非常好的導電性。”中國科學院院士、中國科學院金屬研究所研究員成會明説，如果將石墨烯與電子元件、電子設備進一步結合使用，可以增強儲電設備的儲電率，提高儲電性能。

　　雖然只有一個原子的厚度，但石墨烯卻是非常強韌的材料。通俗地講，它強過鑽石，“秒殺”鋼鐵。同時它又有很好的彈性，拉伸幅度能達到自身尺寸的20％。如果用一個平方米的石墨烯做成吊床，本身重量不足1毫克，可以承受1公斤的重物。

　　石墨烯還具有“針插不進、水潑不進”的零滲透特性。如果給船體涂上石墨烯涂層，就好像穿上防腐“鎧甲”；如果發生化學品火災，一張石墨烯薄膜可以把火滅掉。

　　石墨烯的驚奇之處還遠不止此。1克重的石墨烯展開後面積為2630平方米！“這麼大的比表面積（物理用詞：1克固體擁有的總表面積）使其擁有超強的吸附性，我們正在研究用它做過濾裝置，用於海水淡化、污水處理等領域。”青島賽瑞達電子裝備股份有限公司董事長宋立祿接受記者採訪時説。

　　為了研究石墨烯，科學家們歷經艱辛。當初在實驗室獲得的石墨烯片價值超過最珍貴的鑽石。“100平方奈米的石墨烯，就要幾千歐元，肉眼都看不見。”江南石墨烯研究院副院長董國材説，經過不斷探索，製備石墨烯的新方法層出不窮，工業化生産石墨烯已經成功。

　　現在，江蘇常州已有一個國家級的石墨烯産業基地，聚集著50多家企業，這裡的石墨烯技術具備國際一流水準。石墨烯成本價也因批量生産大大降了下來，目前1平方米石墨烯片價格在300元左右。

　　與生産生活接軌，“烯”望無限

　　隨著科研發展，目前，石墨烯系列産品開始走入百姓生活。不久前在青島舉辦的2015中國國際石墨烯創新大會上，石墨烯理療、保暖産品、ＬＥＤ用高導熱石墨烯複合材料、石墨烯防彈材料等20余種石墨烯産品全新推出。

　　青島華高墨烯科技有限公司董事長施建新向記者介紹，利用石墨烯特性研發的新型防彈衣，防彈插板只需17毫米就能達到甚至超過傳統産品的防彈效果，重量還可減輕20％。

　　“利用石墨烯良好的導電性、散熱性和材質堅固性，我們研發了石墨烯導靜電輪胎，目前主要用於特種車輛和裝有易燃易爆等危險品的車輛。”施建新説，導靜電輪胎可以避免普通輪胎與地面摩擦産生的靜電，從而避免裝有易爆品等危險品的車輛發生爆炸。

　　在石墨烯的諸多應用中，最受普通大眾關注和期待的，是它改變手機等電子設備産品功能的可能性。

　　智慧手機剛出現的時候，長時間通話、玩遊戲，手機就會發燙。如今這一問題基本解決－－因為石墨烯材料極好的導熱性得到了應用。常州市碳元科技公司近年來生産出石墨烯導熱材料，迅速被應用在智慧手機上，成為小米等手機的大客戶。公司銷售額在3年內從600萬元“爆髮式”增至2億元以上。

　　智慧手機觸控屏的性能提升將直觀地改善用戶操作體驗。上個月，常州二維碳素科技公司推出了全球首款石墨烯壓力觸控感測器，這一技術應用於智慧移動終端電子産品上，可實現多級按壓感應、輕按、輕擊、指甲敲擊、殼體振動等多項功能。二維碳素科技公司周振義副總裁表示，這一技術充分利用了石墨烯高柔韌性、高靈敏度性等特點，改變了石墨烯一度只是簡單替代傳統材料的局面，為軟硬體設計提供了充分想像空間。

　　值得一提的是，中國科學院重慶綠色智慧技術研究院已成功製備出國內首片15英寸單層石墨烯觸摸屏，並正在開發系列基於石墨烯的柔性感測器件。今後手機、電腦的顯示屏將超薄、超輕，可彎曲。

　　石墨烯另一個備受期待的貢獻就是改進鋰電池性能。成會明説，簡單講，在鋰電池中加入石墨烯複合導電粉末，充電更快、容量更大、壽命更長。這有望讓手機“秒衝”、電動汽車告別幾小時充電成為現實。

　　被科學家預言將“徹底改變21世紀”的石墨烯，還有什麼令人期待？

　　根據此次三部門印發的《意見》，未來，石墨烯將在航空航太、武器裝備、重大基礎設施，以及新能源、新能源汽車、節能環保、電子資訊等領域有廣泛應用。而石墨烯薄膜、石墨烯功能纖維的穿戴産品的開發，也讓這一新材料更好地服務民生。

　　發展路線漸明 石墨烯時代還有多遠？

　　目前，石墨烯産業已被納入國家戰略佈局。《中國製造2025》選擇10大優勢和戰略産業實現重點突破，在首個重點領域技術路線圖中，石墨烯材料成為前沿新材料的四大重點之一。“十三五”新能源汽車重點專項，也將石墨烯等新材料列為重點發展領域。

　　值得關注的是，中國本身就有生産石墨烯的獨特優勢。據統計，我國石墨礦儲量佔到世界總儲量的75％，生産量約佔世界總産量70％。目前，我國石墨烯企業已超過百家，並在常州、無錫、青島、深圳等地形成産業集群。

　　業界普遍認為，經過自主系統研發，生産技術、工藝裝備和産品品質取得重大突破，我國石墨烯材料在儲能器件、改性材料、智慧穿戴等産品上的應用效果逐步顯現，産業化步伐明顯加快。我國石墨烯材料正處於從實驗室走向産業化的關鍵時期。

　　把石墨烯産業打造成先導産業，國家政策指明瞭石墨烯産業的發展路線。業內人士認為，政策利好不斷釋放，石墨烯産業的發展將真正迎來春天。“2015年是我國石墨烯産業發展元年”，中國石墨烯産業技術創新戰略聯盟秘書長李義春説。

　　前景美好，“烯”望無限，但不得不承認，我國石墨烯産業發展仍有諸多短板亟待補齊。

　　中科院院士、北京大學教授劉忠范説，要實現石墨烯的“明星”應用，需要生産出低成本、高品質的石墨烯成品。“但業內人都知道，要制出這種石墨烯並非易事。我們在技術層面還有很多挑戰，批量化或大尺寸生産都還沒能克服”。

　　一些業內人士指出，歐盟在2013年初對石墨烯作為“未來新興旗艦技術項目”給予10億歐元的資助，這是歐盟歷史上最大的投資。而我們的投資力度還較弱，目前據公開資料還暫無政府性的石墨烯專項投資。即使是企業類投資，最大的一筆也不過5億元。

　　而且，我國的石墨烯高端專業研發人才缺乏，研究力量也較為分散，亟須建立一條完整的石墨烯研發、生産、應用的全産業鏈，優化研究和産業化生産環境，強化分工合作共同對石墨烯的應用市場進行培育與開拓。

　　此外，雖然石墨烯研究應用發展迅猛，但石墨烯的研究單位和企業在石墨烯的定義、性能、製備方法等行業技術核心問題上尚未形成共識，石墨烯標準尚需進一步規範。

　　青島高新區節能技術與新材料事業部部長張志強等表示，石墨烯産業必須避免當年奈米技術那樣一哄而上的局面，需要整個資源進行創新佈局，形成聚合效應。

　　施建新等業內人士也認為，國家應抬高石墨烯企業的準入門檻。治理、關停一批規模小、技術落後、污染嚴重的企業，將優質石墨烯資源配置給有實力、有技術、有社會責任的企業，做大做強高科技龍頭企業集團。

　　看來，石墨烯大時代的到來，除了期待還需努力！（記者張旭東、于佳欣、任瑋、李放、許晟、朱國亮）