中國粉體網(wǎng)6月17日訊 如果把厚度相當(dāng)于人的頭發(fā)絲直徑十萬分之一的石墨烯，疊成保鮮膜那樣厚,，需要一頭大象站在一支鉛筆上所產(chǎn)生的壓強(qiáng),，才能刺破它。
這種目前已知最薄,、最硬,、導(dǎo)電導(dǎo)熱最好的材料，被發(fā)現(xiàn)短短十年來,，已成為各國科學(xué)界炙手可熱的新材料,。目前中國沿海多地，都雄心勃勃地籌備著自己的石墨烯產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目,。
作為中國在該領(lǐng)域的最權(quán)威研究者之一,，中國科學(xué)院院士、北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院教授劉忠范,，就中國的石墨烯研究進(jìn)展和產(chǎn)業(yè)情況接受了《瞭望東方周刊》專訪,。
他認(rèn)為，雖然石墨烯還處于基礎(chǔ)研究階段,，但的確可能在能源,、環(huán)境、航天,、軍事等關(guān)鍵領(lǐng)域有廣闊發(fā)展空間,，而作為碳材料研究大國的中國，石墨烯研究已走在了世界前列,。
不過,，劉忠范表示，目前對石墨烯前景的認(rèn)識尚不明朗,。
紙一樣輕薄的防彈衣
《瞭望東方周刊》：石墨烯到底是什么,？
劉忠范：石墨烯是人類發(fā)現(xiàn)的首個二維原子晶體。首先它是世界上最薄的物質(zhì)之一,，僅相當(dāng)于人頭發(fā)絲直徑的十萬分之一,。即使如此,，石墨烯卻是世界上最堅(jiān)固的物質(zhì)，比鋼鐵還要強(qiáng)韌100多倍,。
從其他方面講,，石墨烯的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性也非常良好,�,？梢哉f它的出現(xiàn)刷新了人類對于物質(zhì)世界和微觀世界的認(rèn)識，也為科研工作者開辟了一片嶄新的廣闊天地,。
所以在石墨烯被發(fā)現(xiàn)短短六年之后,，也就是2010年，它的發(fā)現(xiàn)者就獲得了諾貝爾物理學(xué)獎,，這在諾貝爾獎歷史上也是不多見的,。
《瞭望東方周刊》：石墨烯具體可以用來做什么？
劉忠范：作為一種新興的納米材料,，石墨烯的應(yīng)用前景并不十分明朗,。目前關(guān)于石墨烯的研究絕大部分仍處于實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)研究階段，但某些應(yīng)用已經(jīng)初現(xiàn)端倪,，比如距離出現(xiàn)在我們?nèi)粘Ｋ玫碾娮釉O(shè)備中的日子不遠(yuǎn)了,。
現(xiàn)在柔性電子產(chǎn)品、可穿戴設(shè)備等概念非常流行,，但手機(jī),、iPad脆弱的屏幕是短板。石墨烯擁有很好的柔韌性,，可以任意彎折而不破壞性能,。石墨烯還可以用作柔性電池的電極。如果這種設(shè)想實(shí)現(xiàn)了,，那么我們的手機(jī)就薄如紙片,，有iPad那么大的屏幕，不用的時候又可以折疊裝進(jìn)口袋,。穿戴設(shè)備的弧度也可以隨意調(diào)整,，使它完全貼合身體。
另一方面,，石墨烯具有非常高的化學(xué)惰性,，因此可以用作某些軍工材料或設(shè)備的涂層，使它們耐腐蝕,。石墨烯密度極小,，又無比堅(jiān)固，可以大大減輕材料重量,，同時又獲得極高的機(jī)械強(qiáng)度,。例如可制成像紙一樣輕薄的防彈衣,。
如果石墨烯用在航空航天設(shè)備中，可大大減少負(fù)荷,。將石墨烯作為金屬材料的添加劑,，例如烯合金，會大大提高合金材料的屈服和抗拉強(qiáng)度,，在航天領(lǐng)域潛在應(yīng)用價值極大,。
石墨烯還可以吸收微波波段的輻射，這能用于制造隱形飛機(jī),。美國NASA正在研制石墨烯的微型傳感器,，并計(jì)劃用于航天過程中對氧氣含量的精確監(jiān)測。
總之,，希望也相信科學(xué)家們無窮的創(chuàng)造力,，將會使這些慢慢變?yōu)楝F(xiàn)實(shí),。
正從基礎(chǔ)研究向產(chǎn)業(yè)化過渡
《瞭望東方周刊》：你對石墨烯大規(guī)模產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的時間有何估計(jì),？
劉忠范：至少需要5~10年。盡管未來幾年內(nèi)可能會有一些石墨烯的相關(guān)產(chǎn)品進(jìn)入大眾的視野,，但距離大規(guī)模應(yīng)用仍有一段路要走,。
我們欣喜于石墨烯正從基礎(chǔ)研究向產(chǎn)業(yè)化過渡。比如常州,、無錫等地,，投資組建了我國第一個關(guān)于石墨烯研究與產(chǎn)業(yè)孵化機(jī)構(gòu)，發(fā)布了《無錫石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃綱要》,。
如果問石墨烯可能在哪個行業(yè)最早實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,？較有希望的可能是觸摸屏、柔性電子器件等領(lǐng)域,。這要綜合考慮相關(guān)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)難度,、制造成本、市場需求,、現(xiàn)有技術(shù)的成熟度和不足等諸多因素,。
另外，如果體相石墨烯的制造成本可降至足夠低,，并且石墨烯質(zhì)量能再提高的話,，添加石墨烯力學(xué)增強(qiáng)的復(fù)合材料有望很快進(jìn)入市場。
產(chǎn)業(yè)化是一個復(fù)雜的問題,，牽涉多個層面,，當(dāng)然最為核心的仍是產(chǎn)品質(zhì)量與成本。從質(zhì)量上看,，例如對于大面積石墨烯薄膜的應(yīng)用來說,，石墨烯的導(dǎo)電性,、轉(zhuǎn)移過程中的破損與污染等因素，都制約了其應(yīng)用,。
對石墨烯粉體材料來說,，石墨烯片層的尺寸、結(jié)晶性等有待提高,。在成本上,，這兩種原料的價格目前都偏高。近年來,，雖然制造成本下降了一些,，但成本仍有壓縮空間，這取決于能否開發(fā)出更為經(jīng)濟(jì),、高效的石墨烯制備方法,。
市場“虛火太旺”
《瞭望東方周刊》：當(dāng)前我國對石墨烯的研究現(xiàn)狀如何？
劉忠范：中國一直是碳材料研究大國,。過去十年,，我們對石墨烯的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究都已經(jīng)躋身世界前列，近年來在石墨烯領(lǐng)域發(fā)表論文和申請專利數(shù)量上都處于世界第一,。
我們在人力,、物力方面都具有極大的優(yōu)勢。其次,，我們國家介入石墨烯研究領(lǐng)域的時間較早,。但也必須看到，目前我們的研究還主要是追隨國外高水平研究機(jī)構(gòu)的步伐,，真正原創(chuàng)性,、突破性的進(jìn)展較少。論文總數(shù)雖然世界第一,，但引用數(shù)量上仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于美國,。
《瞭望東方周刊》：有人說，目前石墨烯的市場表現(xiàn)“虛火太旺”,，造成了市場虛假繁榮,，你如何看？
劉忠范：目前看來確實(shí)是有這樣的現(xiàn)象,。主要是現(xiàn)在對于石墨烯前景的認(rèn)識不夠明朗,，石墨烯產(chǎn)品還是以概念性的為主，短時間內(nèi)又有大量資金注入所致,。
一種革命性的新材料進(jìn)入市場,，都會或多或少面臨這樣的問題。但長遠(yuǎn)看，各方性能極為優(yōu)異的石墨烯,，未來大有可為毋庸置疑,。相信隨著與石墨烯相關(guān)知識的普及，市場認(rèn)知將更為客觀,，石墨烯市場將迎來良性發(fā)展的新階段,。
《瞭望東方周刊》：對于加速石墨烯科研及產(chǎn)業(yè)化，你有什么建議,？
劉忠范：首先,，科研院所要將研究目標(biāo)定為做出原創(chuàng)性的工作，而不是盲目跟風(fēng),，人云亦云,，更不能急功近利，重量不重質(zhì),。
其次,，中央和地方政府對于石墨烯的研究和產(chǎn)業(yè)化給予更多引導(dǎo)和扶持，對石墨烯產(chǎn)業(yè)進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃和長遠(yuǎn)考慮,，優(yōu)化石墨烯產(chǎn)業(yè)布局,，避免產(chǎn)能過剩，打造石墨烯生產(chǎn)和應(yīng)用的技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè),，加大高技術(shù)含量,、高附加值產(chǎn)品的比重,，維持產(chǎn)業(yè)的健康有序發(fā)展,。
第三，科學(xué)是無國界的,，但科學(xué)家是有祖國的,。一方面加強(qiáng)不同地區(qū)、不同國家間交流,，另一方面要注重發(fā)展擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品和技術(shù),。這樣有利于自力更生，不過度依賴國外的產(chǎn)品和技術(shù),。
這種目前已知最薄,、最硬,、導(dǎo)電導(dǎo)熱最好的材料，被發(fā)現(xiàn)短短十年來,，已成為各國科學(xué)界炙手可熱的新材料,。目前中國沿海多地，都雄心勃勃地籌備著自己的石墨烯產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目,。
作為中國在該領(lǐng)域的最權(quán)威研究者之一,，中國科學(xué)院院士、北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院教授劉忠范,，就中國的石墨烯研究進(jìn)展和產(chǎn)業(yè)情況接受了《瞭望東方周刊》專訪,。
他認(rèn)為，雖然石墨烯還處于基礎(chǔ)研究階段,，但的確可能在能源,、環(huán)境、航天,、軍事等關(guān)鍵領(lǐng)域有廣闊發(fā)展空間,，而作為碳材料研究大國的中國，石墨烯研究已走在了世界前列,。
不過,，劉忠范表示，目前對石墨烯前景的認(rèn)識尚不明朗,。
紙一樣輕薄的防彈衣
《瞭望東方周刊》：石墨烯到底是什么,？
劉忠范：石墨烯是人類發(fā)現(xiàn)的首個二維原子晶體。首先它是世界上最薄的物質(zhì)之一,，僅相當(dāng)于人頭發(fā)絲直徑的十萬分之一,。即使如此,，石墨烯卻是世界上最堅(jiān)固的物質(zhì)，比鋼鐵還要強(qiáng)韌100多倍,。
從其他方面講,，石墨烯的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性也非常良好,�,？梢哉f它的出現(xiàn)刷新了人類對于物質(zhì)世界和微觀世界的認(rèn)識，也為科研工作者開辟了一片嶄新的廣闊天地,。
所以在石墨烯被發(fā)現(xiàn)短短六年之后,，也就是2010年，它的發(fā)現(xiàn)者就獲得了諾貝爾物理學(xué)獎,，這在諾貝爾獎歷史上也是不多見的,。
《瞭望東方周刊》：石墨烯具體可以用來做什么？
劉忠范：作為一種新興的納米材料,，石墨烯的應(yīng)用前景并不十分明朗,。目前關(guān)于石墨烯的研究絕大部分仍處于實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)研究階段，但某些應(yīng)用已經(jīng)初現(xiàn)端倪,，比如距離出現(xiàn)在我們?nèi)粘Ｋ玫碾娮釉O(shè)備中的日子不遠(yuǎn)了,。
現(xiàn)在柔性電子產(chǎn)品、可穿戴設(shè)備等概念非常流行,，但手機(jī),、iPad脆弱的屏幕是短板。石墨烯擁有很好的柔韌性,，可以任意彎折而不破壞性能,。石墨烯還可以用作柔性電池的電極。如果這種設(shè)想實(shí)現(xiàn)了,，那么我們的手機(jī)就薄如紙片,，有iPad那么大的屏幕，不用的時候又可以折疊裝進(jìn)口袋,。穿戴設(shè)備的弧度也可以隨意調(diào)整,，使它完全貼合身體。
另一方面,，石墨烯具有非常高的化學(xué)惰性,，因此可以用作某些軍工材料或設(shè)備的涂層，使它們耐腐蝕,。石墨烯密度極小,，又無比堅(jiān)固，可以大大減輕材料重量,，同時又獲得極高的機(jī)械強(qiáng)度,。例如可制成像紙一樣輕薄的防彈衣,。
如果石墨烯用在航空航天設(shè)備中，可大大減少負(fù)荷,。將石墨烯作為金屬材料的添加劑,，例如烯合金，會大大提高合金材料的屈服和抗拉強(qiáng)度,，在航天領(lǐng)域潛在應(yīng)用價值極大,。
石墨烯還可以吸收微波波段的輻射，這能用于制造隱形飛機(jī),。美國NASA正在研制石墨烯的微型傳感器,，并計(jì)劃用于航天過程中對氧氣含量的精確監(jiān)測。
總之,，希望也相信科學(xué)家們無窮的創(chuàng)造力,，將會使這些慢慢變?yōu)楝F(xiàn)實(shí),。
正從基礎(chǔ)研究向產(chǎn)業(yè)化過渡
《瞭望東方周刊》：你對石墨烯大規(guī)模產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的時間有何估計(jì),？
劉忠范：至少需要5~10年。盡管未來幾年內(nèi)可能會有一些石墨烯的相關(guān)產(chǎn)品進(jìn)入大眾的視野,，但距離大規(guī)模應(yīng)用仍有一段路要走,。
我們欣喜于石墨烯正從基礎(chǔ)研究向產(chǎn)業(yè)化過渡。比如常州,、無錫等地,，投資組建了我國第一個關(guān)于石墨烯研究與產(chǎn)業(yè)孵化機(jī)構(gòu)，發(fā)布了《無錫石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃綱要》,。
如果問石墨烯可能在哪個行業(yè)最早實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,？較有希望的可能是觸摸屏、柔性電子器件等領(lǐng)域,。這要綜合考慮相關(guān)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)難度,、制造成本、市場需求,、現(xiàn)有技術(shù)的成熟度和不足等諸多因素,。
另外，如果體相石墨烯的制造成本可降至足夠低,，并且石墨烯質(zhì)量能再提高的話,，添加石墨烯力學(xué)增強(qiáng)的復(fù)合材料有望很快進(jìn)入市場。
產(chǎn)業(yè)化是一個復(fù)雜的問題,，牽涉多個層面,，當(dāng)然最為核心的仍是產(chǎn)品質(zhì)量與成本。從質(zhì)量上看,，例如對于大面積石墨烯薄膜的應(yīng)用來說,，石墨烯的導(dǎo)電性,、轉(zhuǎn)移過程中的破損與污染等因素，都制約了其應(yīng)用,。
對石墨烯粉體材料來說,，石墨烯片層的尺寸、結(jié)晶性等有待提高,。在成本上,，這兩種原料的價格目前都偏高。近年來,，雖然制造成本下降了一些,，但成本仍有壓縮空間，這取決于能否開發(fā)出更為經(jīng)濟(jì),、高效的石墨烯制備方法,。
市場“虛火太旺”
《瞭望東方周刊》：當(dāng)前我國對石墨烯的研究現(xiàn)狀如何？
劉忠范：中國一直是碳材料研究大國,。過去十年,，我們對石墨烯的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究都已經(jīng)躋身世界前列，近年來在石墨烯領(lǐng)域發(fā)表論文和申請專利數(shù)量上都處于世界第一,。
我們在人力,、物力方面都具有極大的優(yōu)勢。其次,，我們國家介入石墨烯研究領(lǐng)域的時間較早,。但也必須看到，目前我們的研究還主要是追隨國外高水平研究機(jī)構(gòu)的步伐,，真正原創(chuàng)性,、突破性的進(jìn)展較少。論文總數(shù)雖然世界第一,，但引用數(shù)量上仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于美國,。
《瞭望東方周刊》：有人說，目前石墨烯的市場表現(xiàn)“虛火太旺”,，造成了市場虛假繁榮,，你如何看？
劉忠范：目前看來確實(shí)是有這樣的現(xiàn)象,。主要是現(xiàn)在對于石墨烯前景的認(rèn)識不夠明朗,，石墨烯產(chǎn)品還是以概念性的為主，短時間內(nèi)又有大量資金注入所致,。
一種革命性的新材料進(jìn)入市場,，都會或多或少面臨這樣的問題。但長遠(yuǎn)看，各方性能極為優(yōu)異的石墨烯,，未來大有可為毋庸置疑,。相信隨著與石墨烯相關(guān)知識的普及，市場認(rèn)知將更為客觀,，石墨烯市場將迎來良性發(fā)展的新階段,。
《瞭望東方周刊》：對于加速石墨烯科研及產(chǎn)業(yè)化，你有什么建議,？
劉忠范：首先,，科研院所要將研究目標(biāo)定為做出原創(chuàng)性的工作，而不是盲目跟風(fēng),，人云亦云,，更不能急功近利，重量不重質(zhì),。
其次,，中央和地方政府對于石墨烯的研究和產(chǎn)業(yè)化給予更多引導(dǎo)和扶持，對石墨烯產(chǎn)業(yè)進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃和長遠(yuǎn)考慮,，優(yōu)化石墨烯產(chǎn)業(yè)布局,，避免產(chǎn)能過剩，打造石墨烯生產(chǎn)和應(yīng)用的技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè),，加大高技術(shù)含量,、高附加值產(chǎn)品的比重,，維持產(chǎn)業(yè)的健康有序發(fā)展,。
第三，科學(xué)是無國界的,，但科學(xué)家是有祖國的,。一方面加強(qiáng)不同地區(qū)、不同國家間交流,，另一方面要注重發(fā)展擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品和技術(shù),。這樣有利于自力更生，不過度依賴國外的產(chǎn)品和技術(shù),。
