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关于石墨烯的梦想与现实

2015-02-09 11:30来源:光明日报关键词:石墨烯超级电容石墨烯市场收藏点赞

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石墨烯的时代还有多远

石墨烯发现十余年来,无论是科技界还是企业界都对其寄予厚望。然而,科学家们也承认,石墨烯时代还需要等待。诺沃肖洛夫本人也认为,作为一种新材料,石墨烯“前途虽光明,但是道路必曲折”。不仅在技术上需要克服重大的关键环节,在商业应用方面也有更新换代所需要的投入产出比问题。

实际上,石墨烯的生产仍是一大难关,海姆与诺沃肖洛夫的手工发现显然无法实现大工业的量产。而目前的各种替代制备方式都有各自的局限,要么损失强度,要么成本太高。迄今,科学家都还没能找到适合工业化大规模生产推广的技术。石墨烯在电学性能方面也不是没有缺陷,它和金属电极的接触点电阻问题也一直是困扰科学家们的难题。更令人担忧的是石墨烯的环境风险,石墨烯被认为对人体可能有毒害风险。当然,很多材料都有毒,本来它们也不是食品原料——但石墨烯有个潜在的风险在于它可能很容易扩散。

面对石墨烯热潮,诺沃肖洛夫认为不能太夸大其作用。他表示,石墨烯的潜能也许只有在全新的应用领域里才能充分体现。要发挥其作用,就要在产品开发设计时就考虑到这种材料的特性。总之,这位发现者认为,石墨烯不是来颠覆旧材料的,而是来寻找真正属于它的新平台的。

多国布局石墨烯研发

石墨烯大规模产业化尚需时日,研究和创新是法宝。特别是自英国曼彻斯特大学两位教授安德烈˙海姆和康斯坦丁˙诺沃肖洛夫因2004年在石墨烯研究方面的杰出成就而荣获2010年诺贝尔物理学奖后,除英国外,许多国家和地区对石墨烯研发的支持力度进一步加强,仅以美国、韩国、中国为例。

美国通过国家自然科学基金等机构持续支持。2006年至2011年间,美国国家自然科学基金会关于石墨烯的资助项目近200项,重点项目包括石墨烯基超级电容材料、石墨烯材料连续大规模纳米制造等。美国国防部先进研究项目局还于2008年启动了碳原子射频应用项目,总投入2200万美元,开发超高速、超低功耗石墨烯基射频电路,即用石墨烯制造计算机芯片和晶体管。2012年,美国IBM公司成功研制出首款由石墨烯圆片制成的集成电路,使石墨烯特殊的电学性能彰显出应用前景,预示着未来可用石墨烯圆片来替代硅晶片。

韩国产学研合作促进石墨烯商业化。原韩国知识经济部曾计划在2012年至2018年向石墨烯领域提供2.5亿美元资助,其中1.24亿美元用于石墨烯技术研发,1.26亿美元用于石墨烯商业化应用研究。2013年,韩国产业通商资源部宣布,将整合韩国科研机构与企业力量推进石墨烯商业化发展,41家科研机构与6家企业形成石墨烯联盟,政府将在未来6年投入4230万美元,帮助企业实现石墨烯的应用产品与相关技术商业化,希望以此打造每年约153亿美元的市场,形成25家全球领先企业。

中国政府日益重视石墨烯材料的研发应用。在石墨烯领域,中国与发达国家基本同处起跑阶段。国家科技重大专项、国家973计划围绕“石墨烯宏量可控制备”“石墨烯基电路制造设备、工艺和材料创新”等方向部署了一批重大项目,取得了一批创新成果,国际影响力逐步提升。国家自然科学基金委也投入不菲,2007年至2012年石墨烯研究累计资助经费达3.3亿元。2012年,工业和信息化部把石墨烯列入《新材料产业“十二五”发展规划》。地方政府对石墨烯产业的兴趣也日益升温,宁波、常州、无锡、青岛、重庆等地纷纷设立石墨烯产业园区。中国石墨烯产业技术创新战略联盟于2013年成立,旨在推动石墨烯产业化。 

原标题:关于石墨烯的梦想与现实
投稿与新闻线索:陈女士 微信/手机:13693626116 邮箱:chenchen#bjxmail.com(请将#改成@)

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