万物皆可石墨烯?石墨烯产业化的“谣言”和“现实”!

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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