石墨烯的研發(fā)和應(yīng)用前景
石墨烯出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室是在2004年。簡(jiǎn)單地說(shuō),,人們常見(jiàn)的石墨是由一層層以蜂窩狀有序排列的平面碳原子堆疊而形成的,,石墨的層間作用力較弱,很容易互相剝離,,形成薄薄的石墨片,。當(dāng)把石墨片剝成單層之后,這種只有一個(gè)碳原子厚度的單層就是石墨烯,。
去年10月,,瑞典皇家科學(xué)院宣布將2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予英國(guó)曼徹斯特大學(xué)科學(xué)家安德烈•海姆和康斯坦丁•諾沃肖洛夫,以表彰他們?cè)谑┎牧戏矫娴淖吭窖芯�,,幾乎在一夜間,,全世界對(duì)于這一新材料的研究和應(yīng)用出現(xiàn)了爆炸式增長(zhǎng)。
石墨烯是一種很前沿的材料,,是迄今為止世界上強(qiáng)度最大的材料,,也是世界上導(dǎo)電性最好的材料,石墨烯還具有超薄,、強(qiáng)韌,、穩(wěn)定、導(dǎo)電性好等諸多現(xiàn)有材料無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn),,可被廣泛應(yīng)用于軍事,、計(jì)算機(jī)、微電子等各領(lǐng)域,,比如超輕防彈衣,、超薄超輕型飛機(jī)材料等,也被業(yè)內(nèi)人士喻為半導(dǎo)體的終極技術(shù),。另外,,石墨烯材料還是一種優(yōu)良的改性劑,運(yùn)用于在新能源領(lǐng)域如超級(jí)電容器,、鋰離子電池方面,。
另外,石墨是地球上最容易找到的原料之一,,分布廣,,儲(chǔ)量豐富,它的發(fā)展前景不言而喻,。不過(guò),,目前的石墨烯還只是實(shí)驗(yàn)室里的“樣品”,在生產(chǎn)方面還處于探索階段,。
產(chǎn)業(yè)化之路漫漫
石墨烯目前還處于研發(fā)階段,,尚沒(méi)有出現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化動(dòng)向,整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈也沒(méi)有形成,。要真正大規(guī)模應(yīng)用,,還需要經(jīng)過(guò)相當(dāng)長(zhǎng)的科研,。有關(guān)專家表示,雖然石墨烯的應(yīng)用前景可觀,,但是就目前情況來(lái)看,,預(yù)計(jì)在未來(lái)8~10年內(nèi)無(wú)法形成產(chǎn)業(yè)化。
1.技術(shù)水平還沒(méi)有達(dá)到大規(guī)模應(yīng)用的要求,。
首先,,制備方法有待提高。目前主要的制備方法有微機(jī)械剝離法,、外延生長(zhǎng)法,、氧化石墨還原法和氣相沉積法;其中氧化石墨還原法由于制備成本相對(duì)較低,,是目前主要的制備方法,。但是這些技術(shù)工藝不很成熟,沒(méi)有達(dá)到一致性的品質(zhì),,量化生產(chǎn)可能使石墨烯丟失碳原子,,形成有缺陷的石墨烯。
其次,,國(guó)內(nèi)從事石墨烯研究的各大科研院校及一些石墨產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè),,只能小量生產(chǎn)石墨烯樣品,并沒(méi)有規(guī)�,;a(chǎn)的能力,,不能適應(yīng)工業(yè)化應(yīng)用。
2.石墨烯沒(méi)有形成下游的應(yīng)用和需求,。
目前石墨烯主要供各大科研院校的實(shí)驗(yàn)使用,;下游需求尚未形成,因此,,大規(guī)模產(chǎn)業(yè)應(yīng)用尚需很長(zhǎng)的時(shí)間,。
盡管石墨烯還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn),但是由于其極高的產(chǎn)品價(jià)值和應(yīng)用前景,,還是吸引了眾多追捧,。需要指出的是,石墨烯的應(yīng)用前景,,都是科學(xué)界對(duì)石墨烯的遠(yuǎn)景猜想,。到底它的應(yīng)用會(huì)給下游領(lǐng)域帶來(lái)怎樣的影響,目前恐怕還是個(gè)未知數(shù),。石墨烯產(chǎn)品價(jià)格這么高,,要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化不僅僅是技術(shù)問(wèn)題,可能還存在著應(yīng)用市場(chǎng)的認(rèn)知問(wèn)題。因?yàn)橐獞?yīng)用高昂的石墨烯,,成本價(jià)格就要上漲,。因此,能否降低生產(chǎn)成本,、盡可能地發(fā)揮石墨烯的優(yōu)勢(shì)也是未來(lái)石墨烯產(chǎn)業(yè)化的重要條件之一,。未來(lái),,我國(guó)應(yīng)更加注重完善石墨烯的制備技術(shù)和市場(chǎng)化應(yīng)用方面,,以期降低石墨產(chǎn)品的生產(chǎn)成本,降低其應(yīng)用門檻,,擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域,。
不過(guò),基于石墨烯的特點(diǎn),,石墨烯的研發(fā)工作還是很有價(jià)值的,。近兩年,我國(guó)石墨烯方面的研究也有較大的突破,,我國(guó)在石墨烯的制備和石墨烯復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域的研究中取得了一定的研究成果,。據(jù)了解,截止到2010年,,全球共有8434篇石墨烯研究論文,,其中我國(guó)文獻(xiàn)發(fā)表量為1201份,占14.24%,,位居全球第二位,,顯示出我國(guó)在石墨烯研究方面的卓越成就,也讓我們有理由相信,,我國(guó)的石墨烯產(chǎn)業(yè)的未來(lái)值得期待,。(本網(wǎng)編輯 劉佳欣)