石墨烯:火爆的产业新贵
□ 记者 王艳丽
最近一段时间,受“石墨烯时代将颠覆硅时代”等言论的影响,A股市场石墨烯概念股再次被热炒。同时,国内石墨烯产业创新联盟、研究院等相继组建,产业园区也在规划建设,石墨烯产业显得炙手可热。石墨烯既然能够扰动科学界和产业界,那么它到底为何物呢?目前发展现状究竟如何呢?它未来该往何方走呢?
石墨烯的由来
石墨烯最早于2004年出现在实验室中,当时,英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈·杰姆和克斯特亚·诺沃肖洛夫发现他们能用一种非常简单的方法得到越来越薄的石墨薄片。他们从石墨中剥离出石墨片,然后将薄片的两面粘在一种特殊的胶带上,撕开胶带,就能把石墨片一分为二。不断地这样操作,于是薄片越来越薄,最后,他们得到了仅由一层碳原子构成的薄片,这就是石墨烯。在这以后,制备石墨烯的新方法层出不穷,经过5年的发展,人们发现,将石墨烯带入工业化生产的领域已为时不远。 因此,两人在2010年获得诺贝尔物理学奖。自此,石墨烯材料优异的性能在科学界和产业界激起了巨大的波澜,有了广泛地应用。
1、 优异的导电性能。人们发现,石墨烯具有非同寻常的导电性能、超出钢铁数十倍的强度和极好的透光性,它的出现有望在现代电子科技领域引发一轮革命。在石墨烯中,电子能够极为高效地迁移,而传统的半导体和导体,例如硅和铜远没有石墨烯表现得好。由于电子和原子的碰撞,传统的半导体和导体用热的形式释放了一些能量,目前一般的电脑芯片以这种方式浪费了72%-81%的电能,石墨烯则不同,它的电子能量不会被损耗,这使它具有了非比寻常的优良特性。
2、 石墨烯超薄、强度超大。石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料,为已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料。可被广泛应用于各种领域,比如超轻防弹衣,超薄超轻型飞机材料等。
3、 石墨烯可作为优良的改性剂。在新能源领域如超级电容器、锂离子电池方面,由于其高传导性、高比表面积,可适用于作为电极材料助剂。
石墨烯发展优势明显 投资切需谨慎
1、石墨烯成全球发展热点
石墨烯被认为是改变世界未来的12 项变革性技术之一,也是联合国2013 年初认定的人类未来两大领军产业之一。目前石墨烯在世界范围内均处于研发试验阶段,但在各国政府和企业的积极推动下,相当数量的研发项目正在进入商业化准备期。研究机构IDTechEx发布最新报告预测,全球石墨烯材料市场在2024年将超过3.9亿美元,比2014年的2000万美元增长近20倍。
2、我国石墨矿储量丰富 政策扶持加码
随着石墨烯技术与应用的推进,我国在此前863项目扶持的基础上,相关部门正在考虑对石墨烯材料和应用加码扶持,其中工信部等相关部门正在考虑统筹研究石墨烯材料,而石墨烯材料也有望进入新材料“十三五”规划。而此前在编制新材料产业“十二五”发展规划时,石墨烯产业应用前景并不明朗,因此没有把石墨烯作为重点。随着技术的推进,业内已经达成初步共识,石墨烯材料与产业化革命已经处于突破的前夜。
据悉,目前我国有关石墨烯的专利数量居于世界第一的位置,我国石墨矿储量占世界总储量的75%,产量占世界总产量的72%,石墨烯产业发展的基础条件优势明显。
3、石墨烯规模产业化尚需时日
目前石墨烯产业发展虽然如火如荼,但有业内人士表示,不能对石墨烯新材料产业化的进程过于“苛刻”。“石墨烯的工业化生产手段虽然已经找到,但还在进行工业化生产的前期准备,并未实现真正意义上产业化、工业规模化生产。石墨烯的产业化进程仍面临较长周期。”专家建议,现阶段应把重点放在技术研发、下游应用市场开拓上,产业投资应审慎、理性。
中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员刘兆平接受记者采访时表示,目前石墨烯市场比较混乱,不建议盲目投资。刘兆平指出,目前石墨烯行业面临的问题较多,包括产品的成本、可靠性以及应用技术的研发、下游市场的开拓等。其中最重要的是应用技术的研发,这个问题搞清楚了,就可以有针对性地生产符合需求的石墨烯产品。
把握关键问题 占领行业制高点
据介绍,目前世界石墨烯技术发展呈现突飞猛进的态势,行业整体处于量产摸索阶段,市场潜力大。科技部高新司副司长胡世辉日前表示,我国石墨烯资源丰富,在石墨烯的研发和产业化方面已形成了一定的国际影响,在石墨烯的制备、化学修饰等方面进步很快。应用方面也很有特色,如透明电极、生物传感器等。
未来石墨烯发展重点有两个,一是大规模、高质量、低成本的制备技术,推动石墨烯在能源、信息领域的突破性应用;二是开发精密级的二维晶体材料,推动石墨烯在微电子、光电领域的突破性应用。