石墨烯，能用來干什么？

　　“石墨烯是目前世界上已知的最薄、最堅硬、導電性最好的納米材料，幾乎完全透明，具有很大的應用前景，可以應用到儲能、醫(yī)療、電子等各個領域。”趙揚舉例說，石墨烯由于其高導電性、良好的電容性能和散熱性能等，被廣泛應用于電容器、電池的電極材料中。其高導電性還尤其適合于高頻電路，因此石墨烯有望成為硅的替代品，進而提升未來計算機的運行速度，減少能耗。

　　南開大學物理科學學院教授蔡衛(wèi)補充說，石墨烯能替代活性炭等，提高儲能器件的容量與效率�！笆�墨烯復合材料有望取代傳統(tǒng)的碳纖維，用于制造更加輕型的飛機和航天器等。具體到光學領域，石墨烯目前的應用方向包括柔性透明電極、光伏器件、光源、光探測器、超快激光器、光頻轉換器及太赫茲器件等�！�

　　“更值得一提的是，石墨烯可以用來做柔性觸摸屏、觸控屏。目前，市場上一般是用ITO（氧化銦錫）玻璃做觸摸屏，ITO玻璃比較脆，不能來回彎折。而石墨烯的柔性特質則決定其可以來回掰�！迸砗Ａ照f。

　　蔡衛(wèi)表示，石墨烯的廣泛應用將很大程度上改變我們目前的生活，提供一個信息溝通更通暢、生活更加便利及更加環(huán)保的生活環(huán)境。

　　3、研究石墨烯：不能囿于低端應用，要關注未來核心技術

　　“目前，我們對石墨烯的研究主要集中在三個方面：一是石墨烯及其復合材料的制備與其性能研究；二是基于石墨烯的基礎物理研究，如量子物理、極化激元物理等；三是石墨烯光電子器件及其應用等。”蔡衛(wèi)介紹，目前，石墨烯研究逐漸走出實驗室，如2020年5月，華為發(fā)布的國內(nèi)首款5G平板華為MatePadPro5G搭載了超厚3D石墨烯散熱技術，總厚度達到400微米。

　　但從研究到應用，石墨烯還要越過諸多障礙。

　　趙揚說，“現(xiàn)階段，若想將石墨烯直接應用到實際還存在一些困難，主要原因在于石墨烯的生產(chǎn)工藝還不太成熟，導致石墨烯價格較高、質量差、產(chǎn)量少。雖然很多公司的產(chǎn)業(yè)化正在緊鑼密鼓進行，部分石墨烯產(chǎn)品也已推向市場，但石墨烯還無法滿足高質量生產(chǎn)和大批量應用的需求�！�

　　彭海琳從國內(nèi)實際情況出發(fā)，給記者列舉了一系列數(shù)字——據(jù)統(tǒng)計，從2011年起，我國關于石墨烯的文章數(shù)量已經(jīng)位居世界第一，接近六萬篇，遠遠超過第二名美國的兩萬多篇；我國申請的石墨烯專利占了全球的54%以上，也是遙遙領先。目前，我國涉及石墨烯業(yè)務的公司已超5000家，并且呈現(xiàn)迅速增加之勢。

　　但數(shù)字背后也隱藏著危機�！拔覈�石墨烯研究與國外不完全在一個頻道上�！迸砗Ａ仗龟悾�“我們更關注馬上能賺到錢的商品。我們有七百多家石墨烯涂料企業(yè)，還有眾多的石墨烯電熱器和大健康企業(yè)，以及越來越多的石墨烯內(nèi)衣、石墨烯襪子、石墨烯護腰、石墨烯口罩等。反觀國外，他們更多關注的是未來，是石墨烯核心技術和高大上的產(chǎn)品開發(fā)，如柔性石墨烯電子器件、石墨烯光通信器件、石墨烯太赫茲探測器等各類傳感器、石墨烯分離膜及海水淡化技術等。顯而易見，這些東西不可能立即變現(xiàn)，不能期待幾年之內(nèi)就有多么大的產(chǎn)業(yè)，但它們可能代表石墨烯材料與器件的未來方向�！�

　　這樣的觀點值得注意。北京石墨烯研究院院長、中國科學院院士劉忠范就曾多次指出，我國的石墨烯研究仍處在產(chǎn)業(yè)化前夜，至多是起步階段，我們不能過于急功近利，既要關注今天的產(chǎn)品，更要關注未來的核心技術。只有擁有這些核心技術，才能擁有石墨烯產(chǎn)業(yè)的未來。

　　4、應用石墨烯：更廣泛的應用將把人類帶入“碳時代”

　　發(fā)展石墨烯，前路在哪？

　　“未來，石墨烯應該朝著產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展，其用途可體現(xiàn)在可穿戴的智能化手機手表、電動汽車等設備的電池電極材料、軍用防彈衣、航空裝置的機械保護材料，以及一些柔性電子顯示屏和電子元件等方面。”趙揚認為。

　　蔡衛(wèi)表示，從更長遠的發(fā)展來看，石墨烯要推動基礎物理的發(fā)展，目前石墨烯已推動整個二維材料領域的發(fā)展，為探索范德瓦爾斯二維異質材料的基礎物理與應用提供了可能，如轉角雙層石墨烯可實現(xiàn)超導、石墨烯中的元激發(fā)能實現(xiàn)極端強的光—物質相互作用等�！爱斎唬�石墨烯要在新場景下實現(xiàn)應用。如基于石墨烯的超靈敏光探測器可應用在航空航天、無人駕駛、生物檢測等領域，又如石墨烯與其他二維材料或者現(xiàn)有硅基納米系統(tǒng)集成，出現(xiàn)在6G通訊器件中等�！�

　　“劉忠范院士曾給石墨烯材料勾畫了三種前途。第一種前途類似于碳纖維材料，在某些領域找到不可或缺的用途，成為“撒手锏”級的應用。第二種前途類似于塑料，一百年前人們發(fā)明塑料，極大便利了人類生活，已經(jīng)滲透在日常生活的方方面面。石墨烯材料也有這種潛質，在未來也可能像塑料一樣進入我們的日常生活。第三種前途類似于硅材料。沒有硅材料，就沒有集成電路，自然也就無法進入信息化時代。甚至可以講，我們現(xiàn)在生活在‘硅時代’。完美的石墨烯材料擁有遠優(yōu)于硅材料的光學和電學等特性，可用來制造未來的信息器件。”彭海琳表示，首先需要解決的是石墨烯材料的制備問題，在未來，高質量石墨烯材料可以考慮先和傳統(tǒng)硅技術結合或融合發(fā)展，最終找到“殺手锏”級用途，有可能替代硅基材料，制造“碳基電子器件及集成電路”，從而把人類帶入“碳時代”。

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