石墨烯靠“忽悠”不能成大事,未來能有(yǒu)多少“殺手鐧級”應用?
石墨烯靠“忽悠”不能成大事,未來能有多少“殺手鐧級”應用?
3月20日“新興產業(yè)百人會”成(chéng)立大(dà)會暨北(běi)鬥產業發(fā)展論壇在北京成(chéng)功召開。中國科學(xué)院院士(shì),北京大學教授劉忠範做(zuò)了題為(wéi)《石墨烯產業的機遇與挑戰》的主題報告,全(quán)麵介(jiè)紹了石墨烯產業現狀、應用成(chéng)就、市(shì)場機遇挑(tiāo)戰與未來發展。劉(liú)院士強調,未來的石墨烯產業將建立在石(shí)墨烯材料的“殺手(shǒu)鐧(jiǎn)級”應用基礎上,而不是作為“萬金油式”的添加劑。
3月20日“新興產業百人會”成立大會(huì)暨北鬥產業發展論壇在北京(jīng)成功召開(kāi)。“新興產業百人會”是一批有誌於推進中國新興產業(yè)發展的知名(míng)專家學者、企業家等共同發起的非官方、非盈利、公益性產業研究和交流平台,致(zhì)力於(yú)前瞻(zhān)研判全球新興產(chǎn)業發展趨勢,深度解析國內新興產業領域麵臨的新機遇和(hé)新挑戰,聚焦研究中國新興產業發(fā)展的重大問題,為加快推進實施製(zhì)造強國和網絡強國戰略匯聚思想、貢獻智慧。中科院院士(shì)劉忠範在成立大會上做了關於石墨(mò)烯主題的報告。
我今天講的是石(shí)墨烯產業,嚴格說談不上是產業,應該說還是(shì)萌芽(yá)中的新興(xìng)產(chǎn)業。石墨烯是一種純碳材料,隻有一個碳原子層,因(yīn)其最薄、最輕、最強、最(zuì)堅硬的特點,所以號稱新材料之王。同時,它(tā)的柔性、透明度、穩定性以及拉伸(shēn)性都特別好。可以想象一下,集這麽(me)多優點(diǎn)於一(yī)身,稱(chēng)它是新材(cái)料之王是可以理解的,也因此被普遍認為作為戰略性新興產業,它會主導未來競爭。另外,它在諸多領域像電子信(xìn)息、航空航天、國防、節能環保、生物醫藥會有非常廣(guǎng)闊的應用前景。
不過,未來的石墨烯產業還很漫長,我認為是充滿荊(jīng)棘的一條(tiáo)路。石墨烯研發的(de)門檻其實(shí)很高,我的團隊多年來一直做石墨烯的研究,發現越做越難,所以絕非大量鋼鐵式的運動所能做的事情。那麽,現(xiàn)在石墨烯產業(yè)究竟處(chù)於什麽階段呢?很多人有這樣的誤解,認為這個產業已經進入大規模應用的前期階段,而實(shí)際上(shàng)是屬於期望的頂(dǐng)峰階段。尤其(qí)石墨烯(xī)產(chǎn)業是實體產業,不是互聯(lián)網,不是虛擬產業,需(xū)要紮(zhā)紮實實去(qù)做,從技術上去推進才有(yǒu)可能在未來產業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(mò)烯工藝化的製(zhì)備過程其實並不理想。雖然粉體石墨烯和薄膜石墨烯都是石墨烯,但是製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於把石(shí)墨(mò)一層一層剝下來就(jiù)是石墨(mò)烯,經過各項(xiàng)處理就可以一層一(yī)層剝下來(lái),兩層之(zhī)間非(fēi)常細,現在做出來的產品層數不好控製。相對而言,這類辦(bàn)法質(zhì)量比較差,不是(shì)純碳,裏麵也有氧(yǎng)、氫等(děng)其(qí)他(tā)的東西。另外,一公(gōng)斤的石墨烯(xī)需要50公斤的濃硫酸,大量製備的時候可能會產生大量汙染,這時候也需要大家提(tí)升環境保護的意識。
目(mù)前,製備(bèi)的石墨烯材料與理想還(hái)差得很遠,還有非常大的提升空間,因此我最(zuì)近經常講的(de)是今天的石墨烯材料並不等同於未來的石墨(mò)烯材料,你能期待的用途也是截然不同的,當年的碳(tàn)纖維能做什麽事,現(xiàn)在的碳纖維能做什麽事,當(dāng)年是想不到的,所以從這個(gè)意(yì)義上講我們一定要明白,現在做的石墨烯,現(xiàn)在(zài)的用途未必甚至很有可能不(bú)會(huì)成為未來產業的核心。而對於我們來說,需要把它(tā)做到極致,才能形成產業,製備決定未來,關鍵是能不能做出真(zhēn)正好的石墨烯材料。
石墨烯的研究方向和趨(qū)勢
下麵舉幾(jǐ)個例子,也是代表著現在石墨烯研究研發方向(xiàng)。首先是(shì)標號石墨烯,這也是我們在做的事情,就像T300,石(shí)墨烯(xī)產業的基石畢竟會走這樣的路,也就是現在這個檔次還很低,必須得認真往前提高檔次,最後才能越來越接近理想的狀態,最終才有可能變成(chéng)未來的石墨烯產業。
其次是我們的第二代設備(bèi),所謂產能每年2000 平方米,質量還是相當不錯(cuò)的(de)。如今,當討論石墨烯材(cái)料或者石墨烯產業的時候(hòu),大家經常有一個誤區,就是認為有石墨礦資源就能發(fā)展(zhǎn)石墨烯,把石墨礦跟石墨烯的概念混淆(xiáo)。雖然石墨礦可以發展成石墨烯,但是這條路未必劃算,也未必合理。所以在這裏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(tán)。
那麽,有沒有其他可能的路徑甚至是更好的路徑去發展石墨烯?像我們的團隊也在研究粉體石墨烯,通過矽(guī)藻土(tǔ)可以得到一種導電性比現有的石墨烯粉體至少高十倍的物質,分散性也特別高。盡管導電(diàn)性和分散(sàn)能力的確是粉體石墨烯(xī)非常重要的指標,但(dàn)是還是會有其他的技術選項來做粉體石墨烯。
關於未來的石墨烯產業(yè),我(wǒ)相信將(jiāng)是建立在石墨烯材料的殺手鐧級的(de)應用基(jī)礎之(zhī)上(shàng),而不(bú)是作為(wéi)萬金油式的(de)添加劑。舉(jǔ)例來講,現在(zài)市場上的(de)一些產品,包括服飾、塗料、複合材料、吸附、潤(rùn)滑產品(pǐn)以及石墨(mò)烯鋰(lǐ)電池、智能手環、石墨烯手機觸摸(mō)屏等等,這(zhè)些方麵應該說代表著我們國家(jiā)現在研發石墨烯的主體產品,應該說在國際上處於第一方隊(duì)。
但是跟國外相比,我們關注(zhù)的點卻有點不太一樣,我把最新的世界移(yí)動通信大會上的(de)石(shí)墨烯展品給大家看(kàn)一下,有石墨烯體驗區,很能代表國際上在(zài)關注的方向(xiàng)。國際上關注(zhù)的是石(shí)墨烯超級汽(qì)車(chē),還有物(wù)聯網傳感(gǎn)器、可(kě)穿戴設備(bèi)與健(jiàn)康管(guǎn)理、數據通信、能(néng)源技術、複(fù)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(zhù)的是未(wèi)來。我要說的是,未來的石墨烯產業肯(kěn)定會(huì)是(shì)一塊大蛋糕,不過我們能切到(dào)多少,取決於現在(zài)關心什麽、關注什麽。我覺得我們的確不能僅僅關注今天的產品,要關注引領未(wèi)來的核心技術,這點非常重要。
下麵,我舉幾個我(wǒ)的團(tuán)隊在關注的事情,一個是超級石墨烯玻璃,這是我(wǒ)們獨有的技術,石墨烯(xī)作為一層來說自己不能單獨拿出來的(de),我們第一次實現了(le)把它放到玻璃上,大家知道玻璃到處(chù)都在用,我(wǒ)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(xìng),但是一個是電的良導體,一個是(shì)電的絕緣體;一個是水的電熱體,一個是水的絕緣體。大家(jiā)一定(dìng)要明白,不是把石墨(mò)烯粉塗到上麵去,我們是用高溫做出來的東西。這(zhè)個產品實際上有很廣闊的應用前(qián)景,比如說做電致變色窗、職能(néng)電車、玻璃暖氣片、高效細胞培(péi)養皿等。
另外一個領域是超級石墨烯光纖,為什麽把光纖(xiān)和石墨烯結合起來,光纖的主要原理是石英(yīng),最早在石英成功長出石墨烯,所以(yǐ)把石墨烯和光纖結合起來,各種(zhǒng)類型(xíng)的光纖都可以展示非常漂亮的石墨烯。那(nà)麽結合了之(zhī)後可以做什麽,做電光調製器,光纖探測器,還有第三代半導體照明。我們現在還在嚐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(yòu)好,所以(yǐ)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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