自石墨烯发现以来，关于石墨烯电池的消息从未停歇。

2020年1月15日，广汽埃安官方宣布，公司旗下石墨烯电池已进入实车量产测试阶段，8分钟内实现充电80％，续航里程可达1000公里。

此举引爆新能源汽车圈，有的媒体表示“新能源再也不是‘电动爹’了”，也有媒体对此存疑。按新闻传播逻辑来看，这事应该会发酵几天，增加点传播度。但没想到打脸来的如此之快——在中国电动汽车百人会上，欧阳明高院士将矛头直指于此，并斥其为骗子：“如果有人告诉你，这车能跑 1000 公里，几分钟充满电，还安全，成本又很低。以目前的技术来讲，他一定是骗子。”

随后，广汽埃安又发布辟谣，声称能跑1000公里的电池和8分钟内实现充电80%的电池是两种，实车量产测试的是硅负极电池，只不过把两个不同种类的电池放到了一张图上，引起了误解。

消息一出，也算是让舆论暂时平息。但从这件事上来看，不仅说明了大众对高续航里程的关注，也反映出了普通人对石墨烯这种新兴材料的陌生。从目前技术来看，更大面积应用石墨烯的全石墨烯型电池仍处于实验状态或有限的商业化中，是什么限制了相关技术的发展？让我们先来看看石墨烯到底是什么。

石墨烯最早由安德烈·盖姆（AndreGeim）和康斯坦丁·诺沃肖洛夫（Konstantin Novoselov）发现，他们把胶带粘住石墨又撕下来，最终得到了石墨烯。由此可见，石墨烯其实是碳元素的同素异形体，它的构成非常简单，就是石墨的二维结构，如果你读过《三体》，一定还记得“智子”的二维展开情节，二维平面是没有厚度的，而石墨烯就是这个准二维平面，它只有一个原子层的厚度。在石墨烯没有出现前，世界上所有的元素都是三维结构存在的，这就让石墨烯成为了“夜空中最亮的星”，备受科学家关注。

然而就是这么薄薄一层，却赋予了石墨烯非常强大的特性：由于是二维结构，它超乎想象的轻，强度却相当之高，足足比钢强了300倍，还兼顾了柔韧性。另外，石墨烯也是一种完美的导热材料，导热系数高达3000-5000 W/m·K。同时，石墨烯的导电性能也几乎完美，电子在其中迁移“仿若无人之境”。

集众多优点于一身，这么好的材料，理应被大规模应用才对啊！然而理想很丰满，受限于石墨烯的特殊结构，制备石墨烯时极易发生形变，导致结构缺陷，目前大规模、大面积制备石墨烯仍有较大挑战，高纯度石墨烯每克价格是黄金10倍以上，这也是为什么石墨烯被业内称为“黑金”的主要原因。

看到这，答案已经呼之欲出。没错，限制石墨烯大面积应用在电池的最主要原因就是因为……贵！目前宣称自己使用了石墨烯电池的企业，如2020年宣布在米10至尊纪念版上使用了石墨烯电池的小米，以及推出了石墨烯电池的雅迪，都只是在传统的锂离子或铅酸电池中添加了石墨烯，至于用全石墨烯做电池或电容器，目前看来还不可能商用。

那么，石墨烯电池还会产生新风口吗？大概率是不会了。第一，石墨烯应用在电池中，远无法和传统的导电碳/石墨竞争，因为后者的价格是前者的一百万分之一；第二，石墨烯比表面积过大，受化学影响大，批次稳定性低。虽然新风口没戏，也无法指望通过石墨烯来提升电池容量，但添加了石墨烯导电剂的电池性能确实要比传统锂离子电池好上很多，未来石墨烯制备方法完善、价格下降后，预期石墨烯需求量将大幅上升。

另外，在发热/散热领域和光学器件领域，由于石墨烯完美的导热性及导电性，使用石墨烯做发热组件、加热膜、散热板及石墨烯集成电路的前景十分广阔，众多学者也不断再探索着石墨烯的相关研究，相信未来石墨烯一定会展现出它的“完全体”，真正造福人类及社会。

自2004年石墨烯被英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫发现以来，科学家对其研究愈演愈烈，也越来越深入。深入了解之后，发现石墨烯具有优异的性能，在多个方面具有重要的应用前景，比如在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等，因此被认为是一种未来革命性的材料。时至今日，科学家对石墨烯的研究仍如日中天，让我们一起来看看，石墨烯在工业、医学、电子器件上还有什么新的研究进展？

污染防治是我国环境治理一大重点课题，也是难点和痛点。习近平总书记曾说：“绿水青山就是金山银山。”为了达到这个目标，为了让农村更加美丽宜居，基层工作人员为此付出了很多努力，干旱多年的毛乌素沙漠也实现“绿化”，不得不感叹中国劳动人民的手，是辛勤的手，也是创造幸福的手。近年来，国家也加大对工业废水的处理力度，运用各种科学手段来尝试解决。

近日，维也纳大学化学学院研究人员现在提出了一种设计创新复合材料的新方法，该复合材料由石墨烯上的纳米多孔超薄共价有机框架 (COF) 组成，可用于高效过滤水中的有机污染物。有机污染物里的有机染料，是一类重要的工业污染物，通常来说，高水溶性、不可降解性是它的特性，有些甚至有致癌性，对人体是有害的。因此，科研人员的这个发现有利于有机染料高效率地吸附，减少污水对环境的破坏，使工业废水的处理更高效更安全。而且石墨烯的材料投入相对较低，在污染物被洗掉之后还能重新使用复合材料作为过滤器，因此开发的成本较低，也会带来一定的经济效益。届时研发成功并能投入大量生产使用，将会大大提高有机工业污染的处理能力，还人民群众清新优质的空气和水源。

在医学上，石墨烯的应用也取得了相对应的进展。康涅狄格大学的 Cato Laurencin博士与其同事合作，创造了一种注入了石墨烯纳米片的治疗网，该网可以在肩部受伤时通过手术嵌入受影响的肩部肌肉，从而解决了肌肉退化和脂肪堆积的问题，使肩袖损伤不再复发。该网由排列整齐的左旋聚乳酸（PLLA）纳米纤维组成， PLLA是一种生物相容性、可生物降解的聚合物，已经用于医疗领域，而石墨烯是一种超薄、高导电性的材料。Laurencin博士表示，石墨烯纳米片增加了肌管内的细胞内钙含量（在促进肌肉细胞生长方面起着关键作用），此外，它们减少了用于生长肌管的干细胞的脂肪生成（即脂肪的生成）。因为人的肩袖撕裂后，就有可能会再次发生，这个问题已经困扰医学人员良久，以前的解决方案都是通过手术，但都治标不治本。现在Cato Laurencin博士研制出的治疗网，在很大程度上减少了病人的痛苦，也减少了医生的工作量。

石墨烯在电子产品热界面材料中的研究进展。众所周知，散热问题是制约电子产品性能的重要因素，所以，如何解决散热问题，是发展电子产品、改善电子产品性能的关键。最近，科研人员发现石墨烯材料可以成为解决电子产品散热问题的关键。石墨烯复合材料具备柔软性、高导电率、热导率可调等特性，这些特性刚好对应电子产品的散热问题。但是，仅仅是石墨烯薄膜应用是不行的，需要与其他材料复合一起，形成石墨烯复合材料，才能发挥出石墨烯的性能优势，这是一种方向；另一种方向是直接在需要填充热界面材料的位置原位生长石墨烯薄膜，利用石墨烯薄膜作为热界面材料，但这种方法的应用条件较为苛刻，限制因素较多。因此，将石墨烯应用于目前的电子产品热界面，虽然有很大的发展空间，但是还需要进一步深入研究，再投入工业化使用。

最近几年，关于石墨烯的讨论越多越多。

作为新时代的材料之王，石墨烯有着很多耀眼的特质：世界上强度最高的材料，是钢铁的200倍，比纸薄1000倍，厚度只有头发丝的20万分之一，还具有高导电性和高导热性，是目前已知的最轻、最薄的材料。

与此同时，石墨烯频繁地出现在大众视野。不少商品更是打着石墨烯的名号吸引消费者的注意力，石墨烯口罩、石墨烯内裤、石墨烯羽绒服、石墨烯取暖器、石墨烯充电宝……似乎只要冠上石墨烯的名号，产品就能高一个档次，价格自然也能水涨船高。

可正是这种“万物皆可石墨烯”的市场局面，让石墨烯遭受了不少质疑。不少言论直接指出，石墨烯是继量子力学、纳米科技之后的又一大骗局。主要问题在于，不少商家喜欢打着石墨烯的称号夸大宣传。实际上，这些产品也只是添加了少量石墨烯改善产品性能，并非百分百的石墨烯产品。这就像是奶茶中加入糖改善口感，并不至于让奶茶从此更名为糖茶。

去年年初，有汽车品牌喊出宣传口号，“8分钟可充满80%，石墨烯基超级充电电池，让充电像加油一样便捷”。此外，该汽车品牌还投入不少资源，在东北黑河做冬季实验，试图让石墨烯基超级快充电池尽快投入市场。如今一年过去了，电动车市场似乎并没有迎来具有如此性能的超级电池。

不少业内人士也指出，并不存在里程长、又能几分钟充满电、成本低、又安全的电池。一些“石墨烯基锂离子电池”打着石墨烯的名号，实则是为了模糊锂电池的概念。现在的很多石墨烯电池，也只是添加了石墨烯作为锂电子电池中的导电剂，而不是以石墨烯作为主要材料。

石墨烯作为一种新型材料，其材质本身和特质从理论上而言并不存在问题。从2004年被英国曼彻斯特大学的两位科学家安发现，到德烈·盖姆(Andre Geim)和康斯坦丁·诺沃消洛夫(Konstantin Novoselov)获得2010年诺贝尔文学奖，这本就是人类科技史上的一大进步。

从2004年首次被提出，再到2010年之后大热，石墨烯在整个工业和商业用途中，不过是一颗刚刚新起的星星。就目前而言，我国的石墨烯产业正处于产业发展早期。不过，政府部门和相关政策给予了高度关注。

2015年11月30日，工信部、发改委、科技部联合印发《关于加快石墨烯产业创新发展的若干意见》。该意见指出，要把石墨烯产业打造成先导产业，到2018年，实现石墨烯材料稳定生产。到2020年，实现石墨烯材料标准化，形成若干家具有核心竞争力的石墨烯企业。

相关数据显示，截至2020年年底，我国石墨烯产业相关企业有近17000家，论文总数占全球三分之一，专利数量占全球总数三分之二。无论是研究规模还是人才队伍，我国都位于石墨烯行业前列。

就实际运用而言，石墨烯商业化应用依旧处于研发早期。目前，石墨烯发展需要面对两个问题，一个是提取难，另一个是成本高。

2018年，凭借石墨烯获奖的康斯坦丁·诺沃消洛夫也直言，目前的工业生产石墨烯样品中，石墨烯含量低于10%，甚至没有一个样品的石墨烯含量超过50%。

从发现至今，石墨烯不过仅有20年的研究历史。真正进入工业领域，也不过是近10年的事情。不可否认，石墨烯的应用场景很多，比如纺织、能源、农业、光电、生物医药、航空航天等诸多领域，但目前仍处于研究阶段。

正如中国科学院院士、北京石墨烯研究院院长刘忠范所说：“我们的石墨烯产业更多关注具体产品，挣快钱，但它们未必是未来的主导应用”。 这句批评，刚好指向了一大批打着石墨烯幌子挣快钱的企业。

石墨烯的确是当代黑金，但抱着“万物皆可石墨烯”的心态，只会给整个石墨烯行业抹黑。同时，还有无数学者和专家为整个石墨烯行业付出巨大的努力，他们的基础性研究，才能真正为我国的石墨烯发展，铺就一条光明的道路。

在国家政策和市场需求的双重推动下，石墨烯及其衍生物，会越来越广泛地出现在日常生活中。而真正的石墨烯产业发展，依旧任重而道远。从普罗大众、到行业从业者和研究者，更应该恢复对石墨烯的理性认知。

本文作者：永清院办公室
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