被譽為'萬能材料'又飽受爭議的石墨烯，近來在資本市場的熱度持續(xù)高漲，如今又獲得了中國政府支持。
11月30日，工信部、發(fā)改委和科技部聯(lián)合發(fā)文，對加快石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展提出了若干指導(dǎo)意見。意見指出，當(dāng)前石墨烯材料正處于從實驗室走向產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵時期，要突破石墨烯材料規(guī)模化制備共性關(guān)鍵技術(shù)，加強知識產(chǎn)權(quán)體系建設(shè)，搭建產(chǎn)業(yè)發(fā)展服務(wù)平臺，推進首批次產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用示范，推進拓展應(yīng)用領(lǐng)域，把石墨烯產(chǎn)業(yè)打造成中國的先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。
石墨烯是由單層碳原子構(gòu)成的六角形蜂巢晶格的平面二維材料，理論厚度僅為0.34納米，具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性能、力學(xué)性能、較高的電子遷移率、較高的比表面積和量子霍爾效應(yīng)等性質(zhì)，在能源裝備、交通運輸、航空航天、海工裝備、生物醫(yī)藥、環(huán)保等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力，被稱為'21世紀(jì)最有前途的新材料'。
前景很豐滿，現(xiàn)實卻很骨感。石墨烯材料目前的生產(chǎn)技術(shù)成熟度不高，批量化生產(chǎn)和應(yīng)用并未實現(xiàn)，并存在技術(shù)轉(zhuǎn)化能力弱、工裝控制精度低、質(zhì)量性能波動大、生產(chǎn)成本比較高、標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)滯后、商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域窄等多個難題。
人們最初獲得石墨烯，是2004年由英國曼徹斯特大學(xué)的兩名教授，用特殊膠帶反復(fù)剝離的'土方法'，從石墨薄片中提取出了石墨烯。而在此前，石墨烯一直被認(rèn)為是假設(shè)性結(jié)構(gòu)。這一發(fā)現(xiàn)獲得了2010年諾貝爾物理學(xué)獎，人們對石墨烯的追逐也由此開始。
迄今為止，學(xué)界雖已摸索出外延生長、氧化還原、化學(xué)氣相沉積(CVD)、溶劑剝離等多種制備石墨烯的工藝，卻在質(zhì)量、成本、產(chǎn)率等方面各有優(yōu)劣，尚未有一種工藝能夠真正適用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
業(yè)內(nèi)主流的石墨烯制備方式是氧化還原。這一方式是將天然石墨與強酸和強氧化性物質(zhì)反應(yīng)生成氧化石墨，經(jīng)過超聲分散制備成氧化石墨烯，然后加入還原劑去除氧化石墨烯表面的含氧基團后得到石墨烯。
這一方式成本較低，但是所產(chǎn)廢液對環(huán)境污染較大。更重要的是，所制備的石墨烯一般是多層石墨烯或石墨微晶，而非嚴(yán)格意義上的石墨烯，因此在性能上大打折扣。目前市場上的'石墨烯'絕大部分是氧化石墨烯。
受制于技術(shù)瓶頸，石墨烯產(chǎn)業(yè)依然處于嬰兒期，卻并不妨礙資本市場發(fā)揮想象。近期，石墨烯概念板塊已經(jīng)迎來多次大漲。三部委聯(lián)合發(fā)文當(dāng)天，該板塊亦大幅上漲6.24%。目前，中國的石墨烯企業(yè)已超過100家。據(jù)界面新聞記者統(tǒng)計，A股至少有25家上市公司涉足石墨烯概念。
'目前大家都處于發(fā)展初期，還沒有出現(xiàn)優(yōu)勢特別突出的龍頭企業(yè)'，中國石墨烯聯(lián)盟秘書長李義春稱，華麗家族在石墨烯領(lǐng)域是國內(nèi)投資規(guī)模最大的，投資對象包括寧波墨西和重慶墨希，這兩家公司在石墨烯領(lǐng)域有一定技術(shù)實力，'但能否形成產(chǎn)業(yè)龍頭，還需要觀察。'
國內(nèi)已有數(shù)家企業(yè)在市場上推出了'石墨烯產(chǎn)品'。新三板上市公司圣泉集團生產(chǎn)的石墨烯襪子和內(nèi)衣，售價遠高于常規(guī)產(chǎn)品，一條內(nèi)褲的價格接近300元，一條石墨烯腰帶的價格需近600元，而發(fā)熱服則賣到1700元左右。
該公司稱，他們在產(chǎn)品中添加了生物質(zhì)石墨烯'內(nèi)暖'纖維，這是一種全新的智能多功能復(fù)合纖維，'具有激活免疫細胞、防護紫外線、改善微循環(huán)、抗菌抑菌、增溫增陽等特性，還可以除臭'。但依然有網(wǎng)友不買賬，'石墨烯這么有前途的東西用來做襪子，不是炒作就是來搞笑的。'
'石墨烯電池'是另一個被質(zhì)疑為炒作的石墨烯產(chǎn)品。山東玉皇化工集團有限公司的全資子公司，山東玉皇新能源科技有限公司(下稱玉皇新能源)表示已推出了三元和鐵鋰兩類'石墨烯動力電池'。
該公司副總經(jīng)理高洪森告訴界面新聞記者，他們在電池中添加了少量石墨烯，在充放電速度方面有提升，能量密度并未增加。這意味著，這類'石墨烯電池'僅能實現(xiàn)快速充電，卻并不能延長續(xù)航里程。
國內(nèi)通信設(shè)備制造商華為亦被指炒作'石墨烯電池'概念。11月26日下午兩點，華為在上海世博中心發(fā)布手機新品Mate8。發(fā)布會前，華為通過微博傳出消息稱，此番華為新品的一大亮點是采用了全新的石墨烯電池。此前華為已在日本展示此項運用石墨烯電池特性的快充技術(shù)，5分鐘即可將3000mAh電池電量充至48%。但事后證明，華為Mate8并未使用石墨烯材料。
在動力電池領(lǐng)域已有多年研究的清華大學(xué)博士劉冠偉對界面新聞記者說，'其實并不存在所謂的‘石墨烯電池’。'他介紹，石墨烯在鋰離子電池中的應(yīng)用，可能的方向一是作為導(dǎo)電劑，二是作為電極嵌鋰材料。在這兩點上，石墨烯都是在和傳統(tǒng)的導(dǎo)電炭黑或石墨競爭。
'嚴(yán)格意義來說，我們討論的并不是‘石墨烯電池’，而是石墨烯用在鋰離子電池中有沒有前途。'劉冠偉說。
在成本上，眼下的石墨烯還不具備實力替代炭或石墨。申萬宏源新材料分析師劉平稱，石墨烯粉體的價格在100萬元/噸-300萬元/噸左右，石墨烯薄膜的價格在300元/平米左右，而傳統(tǒng)炭和石墨的每噸價格在幾萬到十幾萬元不等。
'當(dāng)前工藝制備出來的石墨烯往往都是多層，需要分散，如果分散不好，一切都是空中樓閣，'劉冠偉說，國內(nèi)的'石墨烯產(chǎn)品'還停留在實驗室階段，而實驗室結(jié)果的可重復(fù)性差，產(chǎn)量低，對應(yīng)成本過高。'很多實驗室成果在未來10-20年都完全沒有實用化的可能。'他說。
中國石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟在今年10月發(fā)布的《2015全球石墨烯產(chǎn)業(yè)研究報告》顯示，到2012年底，中國研究石墨烯的論文發(fā)表數(shù)目高居全球之首，近3年專利數(shù)量亦躋身首位。不少人以此認(rèn)定，中國已經(jīng)走在了全球石墨烯產(chǎn)業(yè)的最前沿。
2010年諾獎獲得者、石墨烯發(fā)現(xiàn)者之一安德烈·蓋姆(Andre Geim)則不以為然。他認(rèn)為，這些已發(fā)表的石墨烯論文中，一半以上會被廢棄。而產(chǎn)自大學(xué)的石墨烯專利，九成以上沒有任何價值。
清華大學(xué)材料學(xué)院微納力學(xué)中心教授朱宏偉表示，'國內(nèi)的石墨烯應(yīng)用有些就是在炒概念，真正做石墨烯的企業(yè)沒有幾家，很多都是原來做石墨等碳材料的企業(yè)、甚至完全不相關(guān)的企業(yè)打著石墨烯的旗號炒作股票，或者爭取國家基金。'
朱宏偉認(rèn)為，一些石墨烯的應(yīng)用是碳材料就可完成的，并不是'非石墨烯不可'，因此優(yōu)勢并不明顯。
青島華高墨烯科技股份有限公司首席執(zhí)行官鐘成稱，國內(nèi)真正做石墨烯的企業(yè)不超過40家，真正賺錢的更屈指可數(shù)，其他都還在燒錢階段。
看好石墨烯產(chǎn)業(yè)前景的亦大有人在。'我很樂觀，我認(rèn)為石墨烯很快就會普及。'臺灣志陽科技股份有限公司董事長宮非表示，石墨烯會從復(fù)材、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、潤滑及涂料等門坎較低的技術(shù)首先實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，接下來是納米纖維、濾膜、復(fù)合金屬、能源、感測、吸附及催化材料，最后是碳纖維、生醫(yī)、半導(dǎo)體及光電器件。
宮非表示，已經(jīng)有多個項目在一些石墨烯產(chǎn)業(yè)園落地，但尚不足以取代現(xiàn)有產(chǎn)品的高性價比石墨烯產(chǎn)品。
隨著國家層面的積極主推，石墨烯研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進程有望加快。石墨烯被寫進新材料'十三五規(guī)劃'也已成定局。這一'明星材料'還獲得了中國國家主席習(xí)近平的關(guān)注和重視。工信部原材料司司長周長益日前在2015石墨烯創(chuàng)新大會上透露，到2020年，石墨烯產(chǎn)業(yè)規(guī)模有望突破百億元。
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