石墨烯:2020年撬动万亿产业 国家标准正制定
目前,我国石墨烯产业化一枝独秀,处于世界领先地位,主要是其正在快速推动制造业升级转型。有专家预测:2020年石墨烯将撬动万亿产业链。但同时,专家呼吁要加强石墨烯在战略高技术产业的布局,如信息、光电和生物等领域。另外,据之前媒体报道,石墨烯国家标准已制定完毕,正在报批程序中,可见石墨烯产业发展或加速。(以下报道综合科技日报和中国能源报等媒体消息)
天时:时运所致 引领碳时代
2004年,石墨烯在英国“呱呱落地”,两位英国科学家因在实验室从石墨中剥离出石墨烯,并证明其特殊性能,在2010年获得诺贝尔物理学奖。从此,作为碳家族中新材料的一员,石墨烯一夜成名,世界瞩目。
时运所致。有学者指出,21世纪将是碳的时代,而石墨烯将可能引领风骚,全方位改变人类社会。因为它犹如大隐于世的功夫高手——静若处子,动若脱兔。
仅一个碳原子厚,石墨烯是以六角形呈蜂巢晶格排列的薄膜,是迄今已知最单薄的纳米材料。它恬静低调,把胜过钢铁20倍的“坚强”,“掩藏”在黑黝黝的石墨易脆外表下;柔顺得富有可塑性,卷成圆筒状成为一维碳纳米管,团作球状可得到零维富勒烯;通体透明能被一眼看穿,却只吸收微弱的光线。
石墨烯骨子里迸发的“速度与激情”,着实令人惊诧。它对热的传导兴奋程度高于碳纳米管和金刚石;在常温下,导电性能达到光速的1/300,完胜一般导体等。石墨烯是第一个被证实单独存在的二维材料,仿佛是打开了新知世界的大门。它凭借与众不同的“个性”,愈发被期许引爆颠覆社会变革的力量。
然而,石墨烯应用显现两面性:安静下有着强大亲合力,用适当的方式和其他材料结合,或如同工业味精在其中添加一点,可增强性能,提升传统产业的层次;能动中却难以琢磨驾驭,如高导电性、高导热性、高透光性,正是目前从事石墨烯材料的研究机构和企业共同面临的技术瓶颈,激发各国科研人员争相探索挖掘它无可替代的“杀手锏”级应用,这也是未来二三年内石墨烯产业化能否成功的关键所在。
与碳纳米管、碳纤维不同,“石墨烯不是一种材料,而是一批材料”,正如“石墨烯之父”、诺奖得主安德烈·海姆在接受科技日报记者专访时强调。从长期看,石墨烯材料可能同钢铁、塑料一样重要,有可能代替硅成为信息技术的基础材料,还可能在能源、交通、航空航天、柔性电子和医疗保健等领域大放异彩。
地利:战略把握 破冰产业化
国家层面的需要,影响和决定一个产业的高度和发展方向。目前,世界很多国家将石墨烯作为高技术发展的战略制高点,尤其在高端研发方面竞争激烈。
欧盟率先在2013年启动石墨烯旗舰计划,斥资10亿欧元;英国和韩国分别投入5000万英镑、3.5亿美元,进行石墨烯商业化计划。值得一提的是,当前欧美日韩等国家地区的石墨烯相关技术研发都以企业为主体,如IBM、三星公司等,并加强产学研结合的路径,深耕信息、光电和生物等高新技术研究,在战略上已形成主动。美国石墨烯产业已形成相对完整的石墨烯产业链。