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如果说20世纪是硅(Si)的世纪,那21世纪将是碳(C)的世纪。
石墨烯作为一种由碳原子以sp2杂化方式形成的蜂窝状平面薄膜,因具有非常良好的抗拉强度及透光、导电和导热性能,被誉为新世纪的“材料之王”,也成为了全球关注的焦点。
最近几年来,石墨烯概念在全球受到广泛追捧,国内对石墨烯的热度也是“水涨船高”、持续不减,有关石墨烯的研讨会、论证会更是接二连三,一个月竟然有七八场。在这场石墨烯的热潮中,一些地方走上了另一个极端,把石墨烯视为拉动经济发展的“神丹妙药”,到了非理性的狂热地步。
在最近于西安召开的2017中国国际石墨大会上,与会的业内专家对当前国内石墨烯过热现象表示出了担忧,并专门就石墨资源与石墨烯二者的关系进行了专题研讨。
“一些地方把石墨烯与石墨资源混为一谈,只要当地发现了石墨资源,就打出石墨烯的概念,而且各地依托石墨资源规划的石墨烯产业园千篇一律,同质化非常严重。”中国非金属矿工业协会石墨专业委员会秘书长向琦忧心忡忡地说,“目前,石墨烯产业炒作成分过多,地方盲动性较大,是到了该回归理性的时候了。”
石墨烯缘何受热捧
石墨烯作为一种新型材料,其出现已有10多个年头了。
2004年,来自曼彻斯特大学的AndreGeim和KonstantinNovoselov首次成功分离出稳定的石墨烯,而他们分离的方法也极为简单,把天然石墨薄片粘在胶带上,把有粘性的一面对折,再把胶带撕开,这样石墨薄片就被一分为二。通过不断地重复这个过程,片状石墨越来越薄,最终就可以得到一定数量的石墨烯。2010年,石墨烯发明者获诺贝尔物理学奖。
“石墨烯是天然石墨深加工产品之一,由于石墨烯的特性优于石墨,故石墨烯具有‘新材料之王’美称。”中国非金属矿工业协会石墨专业委员会副秘书长、石墨邦(北京)互动科技有限公司CEO刘荣华介绍,石墨是由多层具有六角网状平面的石墨烯构成,其层间是结合力较弱的分子间力。利用化学或者电化学的办法可以使得其它异类原子、分子或者分子团插入到石墨层间,成为石墨层间化合物。这类化合物又可以在外力作用下脱插出来,使得石墨分离成多层或者单层石墨烯。
“举个比喻,石墨就好比一本书,抽出里面的单张纸出来就是石墨烯。石墨烯的结构特点决定了石墨烯具有薄且坚硬,透光度好,导热性强,导电率高,结构稳定,电子迁移速度快等特性。”刘荣华说。
也正是基于石墨烯上述特殊的性能,近几年来,中国石墨烯产业发展也较快。据有关数据显示,2015年全国石墨烯市场规模约610万美元,同比增长超过336%。初步统计2016年已经突破2000万美元。
但是,由于技术进步和成本下降速度不够快等原因,目前中国的石墨烯行业还没有出现大规模产业化,尚属于“吆喝者众多跟进者云集而商业化、产业化迟缓”阶段。
尽管如此,许多地方乃至业内一些专家仍对石墨烯抱有很大的期望。一些地方对石墨烯产业趋之若鹜,发展起来更是不计成本,四处请专家研讨论证搞规划,忙着跑马圈地建产业园。
中关村石墨烯产业联盟理事长、中科院院士刘忠范清醒地表示:“石墨烯是实体产业,并不是互联网,不是简单地一忽悠就上去能赚很多钱。但是,未来的石墨烯一定前景广阔,是一块大蛋糕,只要我们坚定信心,坚持不懈把这个行业做起来,就一定能获得成功。”
石墨资源不等同于石墨烯
石墨烯来源于石墨资源,是石墨资源的高科技产品之一。也正缘于此,许多地方简单把石墨资源等同于石墨烯,认为当地有石墨资源,就能发展石墨烯产业。所以,近几年来,凡是发现石墨资源的地方,开始一哄而上规划发展石墨烯产业。
“利用石墨资源可开发的产品很多,企业应因地制宜,围绕市场开发多品种、高值化的产品。但如果都把目光盯在石墨烯这个‘独木桥’上,很可能会得不偿失,使石墨烯这个新兴产业沦落为下一个光伏产业。”向琦说。
“石墨烯是通过天然石墨发明的,两者之间存在一定的关系,但不能简单地混为一谈。”刘荣华表示,石墨资源在我国储量丰富,产量占了世界70%左右。近年来,部分地区陆陆续续发现了石墨资源,计划打造石墨烯产业园。石墨烯分为两种,石墨烯薄膜和石墨烯粉体。而石墨烯薄膜通过CVD法制备,其原料不是天然石墨,且产业化还需一定的时间。
“石墨资源是战略性矿产资源,石墨烯是战略性新兴材料。”刘荣华介绍,去年底,晶质石墨列被为国家战略性矿产资源,在资源配置、财政投入、重大项目、矿业用地等方面加强引导和差别化管理,提高资源安全供应能力和开发利用水平。从某种意义上来讲,石墨资源是“上帝”赐予的,体现的是原料的角色,应用于冶金、耐火、铸造、摩擦、密封及锂电池等行业。《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》将石墨烯纳入其中,石墨烯新材料具有技术高度密集,研究与开发投入高,产品的附加值高,生产与市场的国际性强,以及应用范围广,发展前景好等特点。
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