小编导读

“薄得像纸一样的透明手机”“一分钟充完电的电池”“能拎起两吨重物的手提袋”“像衬衣一样的防弹衣”……这些科幻片里才出现的物品，都可以通过石墨烯的运用来实现。从导电材料到电磁再到纤维，跨越26个领域的石墨烯，以其独特的应用特性，掀起了一场席卷全球的新技术新产业革命，引发巨大关注。那么，石墨烯到底是什么？为什么会被称为“超级材料”？

上图：为可弯折的石墨烯触摸屏和我国首批量产的石墨烯手机；中图：石墨烯图片；下图：用石墨烯制作的口罩

近日，中国航发航材院、中国航发集团公司和北京市政府共同出资10亿元，联合发起设立全国有控股公司——北京石墨烯技术研究院有限公司，积极创建石墨烯产业创新中心。秉持着“全球第一的石墨烯复合技术研究及产业孵化中心”的建设目标，该公司立志通过1至2年的发展成为代表国家形象、有国际引领作用的新材料研发中心。

从导电材料到电磁再到纤维，跨越26个领域的石墨烯，以其独特的应用特性，掀起了一场席卷全球的新技术新产业革命，引发巨大关注。那么，石墨烯到底是什么？为什么会被称为“超级材料”？

改变21世纪的神奇材料

石墨烯是一种从石墨中剥离出来，由碳原子构成的单层片状结构新材料，厚度仅为一个碳原子，是目前已知的世界上最薄的材料。石墨烯是六角形呈蜂巢晶格的平面薄膜，强度是钢的100多倍。它是已知材料中电子传导速率最快的，具有97.7%的透光率，并具有优良的热导率。通俗地讲，目前在自然界中，石墨烯这种材料最薄、最结实、导电性极好，在工业领域中几乎无所不能。可以说，“超级材料”这一称号对于石墨烯是名副其实。

2004年，英国曼彻斯特大学安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫领导的研究小组利用微机械剥离方法首次获得了石墨烯。2010年，安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫因在石墨烯方面的开创性实验，获得诺贝尔物理学奖。

中国航发航材院院长戴圣龙介绍说，“石墨烯产品具有颗粒状和薄膜状两种形态，由于诸多独特而卓越的性质，石墨烯在电子器件、高灵敏度传感器和高性能储能器件、航空航天、生物医学、触摸面板等多方面具备巨大的潜在市场和应用前景”。

举例来说，“薄得像纸一样的透明手机”“一分钟充完电的电池”“能拎起两吨重物的手提袋”“像衬衣一样的防弹衣”……这些科幻片里才出现的物品，都可以通过石墨烯的运用来实现。利用石墨烯高柔韧性、高灵敏性等特点，还可提升智能手机触控屏的性能。今后，手机、电脑的显示屏或将超薄、超轻、可弯曲……

在汽车领域，通过添加石墨烯材料制成的超强复合材料可作为车体材料，确保汽车在强度不变甚至更高的基础上，重量大幅减轻，从而提高车辆行程；利用石墨烯良好的导电性、散热性和材质坚固性，还可研发石墨烯导静电轮胎，避免普通轮胎与地面摩擦产生的静电，从而避免装有易爆等危险品的车辆发生爆炸。

石墨烯具有许多独特的特性，根据这些特性，科研工作者为这种神奇的材料起了许多亲切的名字：比如，由于石墨烯具有与雪花类似的六角结构，航材院科研工作者给它取名叫“黑雪花”。由于石墨烯价格昂贵，价格为黄金的15倍，它又被称为“黑黄金”。石墨烯还是史上最轻的固体物质，被科研工作者称为“碳海绵”。由于添加到传统材料中，能够极大提升原有材料性能，石墨烯又被称为“工业味精”。

关注引领未来的核心技术

石墨烯堪称当前全球最热的全新材料，世界各国纷纷将石墨烯及其应用技术作为长期战略发展方向，以期在由石墨烯引发的新一轮产业革命中占据主动和先机。而我国本身就有生产石墨烯的独特优势。据统计，我国石墨矿储量约占世界总储量的75%，生产量约占世界总产量的70%，我国石墨烯企业已超过百家。

目前，中国在石墨烯产业化方面走在世界前列。从专利申请情况来看，根据日前国际权威机构公布的数据，截至2016年9月30日，中国石墨烯专利占全世界绝大多数比例，达68.2%，之后是美国、日本和韩国。

在产业化领域，我国也涌现出一批典型企业：京东方在研发石墨烯光电器件方面取得阶段性成果；名朔科技研发的石墨烯新型散热材料已在北京通州区得到示范应用。

中国科学院院士、北京大学化学与分子工程学院教授刘忠范说，“未来的石墨烯产业将是建立在石墨烯材料的‘撒手锏’级的应用基础之上，而不是作为‘万金油’式的添加剂”。当前市场上的一些产品，包括服饰、涂料、复合材料、吸附、润滑产品以及石墨烯锂电池、智能手环、石墨烯手机触摸屏等，代表着我国目前研发石墨烯的主体产品，应该说在国际上处于第一方队。但与国外相比，我们关注的点却不太一样。在最新的世界移动通信大会上可以看到，国际上关注的是石墨烯超级汽车、物联网传感器、可穿戴设备与健康管理、数据通信、能源技术以及复合材料等前沿领域。

“他们关注的是未来。未来的石墨烯产业肯定会是一块大蛋糕，我们能切到多少，取决于现在关心什么、关注什么。我们的确不能仅仅关注今天的产品，要关注引领未来的核心技术，这点非常重要。”刘忠范表示。

政企携手占领创新制高点

2016年4月份，备受业界关注的《石墨烯材料的术语、定义及代号》国家标准（征求意见稿）正式公布，这标志着我国首个石墨烯国家标准制定取得重要进展。国家政策已指明了石墨烯产业的发展路线——要把石墨烯产业打造成先导产业。

近两年来，中国的石墨烯产业园区以及石墨烯基地在各地开花，各种各样所谓的“石墨烯”产品不断推出。同时，资本市场也在热炒石墨烯概念股。

对此，刘忠范表示，“目前，中国石墨烯产业发展出现了‘一拥而上’的现象，企业小而分散，产业集中度成为大问题。比如，国外做石墨烯的很多是大型企业，而在中国，基本上都是一些小型的初创企业”。刘忠范对此表示担忧，“目前，石墨烯产业处于产业化初级阶段，刚露出一点端倪，‘群众运动’式的发展方式并不能有效带动石墨烯产业的发展。如果中国不改变当前石墨烯产业的发展方式，未来，石墨烯领域的核心产业很有可能会被国外占领。石墨烯产业的发展要有国家意志，国内的大企业尤其是央企要有战略布局”。

对于新近成立的北京石墨烯技术研究院有限公司，北京市经济和信息化委员会委员姜广智介绍说，未来，北京石墨烯产业创新中心将引导开展石墨烯前沿技术、石墨烯应用技术和石墨烯产业技术发展，发挥地方政府产业引领示范和国家科研院所的技术优势，使北京成为全球石墨烯创新网络的关键枢纽、石墨烯军民融合的示范区、国家石墨烯高端产业的主引擎和主力军。

对此，刘忠范表示，确实应该建设数个面向未来石墨烯产业的高端研发机构，集中投入稳定支持。政府要明确决策定位，着重布局未来石墨烯产业核心技术，将中低端产品放手交给市场和企业。政府要抓住未来的布局，对于市场和企业都能做的事情，其实政府只需要布局环境就可以了。

“我不怀疑石墨烯产业化的前景，但这条路绝对没那么简单，不是3至5个月即可完成，而是布满荆棘的一条路，需要耐心和坚持。没有好的石墨烯材料就没有产业的未来，因此，我们坚定信心，要做最好的石墨烯材料。”刘忠范说。

资料来源：中国经济网

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