中國現在處于“石墨(mo)(mo)烯(xi)淘金熱”中，全(quan)國各地(di)都(dou)在做石墨(mo)(mo)烯(xi)產業，石墨(mo)(mo)烯(xi)這(zhe)(zhe)個詞幾乎家喻(yu)戶曉(xiao)。作為如此火爆(bao)的“網(wang)紅”，中國石墨(mo)(mo)烯(xi)產業發展之(zhi)路到底該怎么走？怎么才能走得更(geng)穩健、更(geng)長(chang)遠？這(zhe)(zhe)些應(ying)該是科技(ji)界和產業界思(si)考的問題。
石(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)烯(xi)號稱“新材(cai)料(liao)(liao)之王”，是(shi)一(yi)種二維蜂窩狀純碳材(cai)料(liao)(liao)，集眾多特(te)(te)性(xing)于一(yi)身(shen)。它是(shi)目前最(zui)薄(bo)、最(zui)輕的(de)材(cai)料(liao)(liao)，同(tong)時也(ye)是(shi)最(zui)強、最(zui)堅硬(ying)的(de)材(cai)料(liao)(liao)。雖(sui)然石(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)很(hen)軟，但是(shi)單層的(de)石(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)烯(xi)材(cai)料(liao)(liao)甚至比金剛(gang)石(shi)(shi)(shi)還(huan)硬(ying)。我們所熟知的(de)金剛(gang)石(shi)(shi)(shi)導熱(re)性(xing)很(hen)好，熱(re)導率(lv)(lv)在(zai)2000W/mK（導熱(re)系數）左右，而石(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)烯(xi)的(de)熱(re)導率(lv)(lv)達到5300W/mK。石(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)烯(xi)還(huan)兼具柔(rou)性(xing)、透明等特(te)(te)性(xing)，而且只有質(zhi)子(zi)能夠穿透。這(zhe)些優良的(de)特(te)(te)性(xing)賦予了石(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)烯(xi)材(cai)料(liao)(liao)極為廣闊的(de)應用前景，也(ye)是(shi)吸引(yin)全(quan)世界(jie)眼球的(de)根本原因(yin)。
石墨烯價值理想豐滿但現實骨感
中國擁有全(quan)世界最為(wei)龐大的(de)石(shi)墨烯研發隊伍(wu)，從2011年起發表的(de)學術論文數量就穩(wen)居(ju)世界第一(yi)。中國申(shen)請的(de)石(shi)墨烯專利數量也(ye)高居(ju)全(quan)球榜首，呈遙(yao)遙(yao)領先之(zhi)勢。
目(mu)前，中國正在(zai)掀起(qi)一場轟轟烈(lie)烈(lie)的石墨(mo)(mo)烯產業化運動。全(quan)國有將近20家(jia)石墨(mo)(mo)烯產業園，這個數字還在(zai)增(zeng)長。無論是(shi)發達(da)地(di)區，還是(shi)偏(pian)遠地(di)區，都在(zai)建石墨(mo)(mo)烯產業園，這讓人想起(qi)1958年大(da)躍進時期的“大(da)煉鋼鐵(tie)”運動。
其實(shi)(shi)(shi)，對于石(shi)(shi)墨烯(xi)(xi)材料(liao)來說，理(li)(li)想(xiang)(xiang)與(yu)現(xian)實(shi)(shi)(shi)差距(ju)很大。理(li)(li)想(xiang)(xiang)的石(shi)(shi)墨烯(xi)(xi)具有(you)完美(mei)的蜂窩狀結構，而(er)現(xian)實(shi)(shi)(shi)的石(shi)(shi)墨烯(xi)(xi)就(jiu)(jiu)像一(yi)件破衣服，由無數個石(shi)(shi)墨烯(xi)(xi)微片拼接而(er)成。石(shi)(shi)墨烯(xi)(xi)上有(you)很多缺陷，還(huan)有(you)很多臟(zang)東西(xi)。因此，現(xian)實(shi)(shi)(shi)制備出來的石(shi)(shi)墨烯(xi)(xi)材料(liao)性能沒(mei)有(you)那么(me)好(hao)，價值也沒(mei)有(you)那么(me)高。套用一(yi)句網絡語言，就(jiu)(jiu)是“理(li)(li)想(xiang)(xiang)很豐滿，現(xian)實(shi)(shi)(shi)很骨感”。
石墨烯材料需持續投入更需耐心
我們可(ke)以看不(bu)懂(dong)未來，但(dan)是可(ke)以回(hui)顧歷史(shi)，溫故而(er)知(zhi)新。大(da)家所熟悉(xi)的(de)(de)碳(tan)纖維(wei)研發歷史(shi)很有借(jie)鑒(jian)意義。1961年，大(da)阪工業(ye)技術試(shi)驗所進(jin)藤昭男發明聚丙烯(xi)腈基碳(tan)纖維(wei)制備技術，十年后的(de)(de)1971年日本(ben)東(dong)麗公司率先(xian)實現工業(ye)化(hua)量產，每月(yue)1噸的(de)(de)規模。東(dong)麗公司沿著(zhu)T300、T800、T1000的(de)(de)標(biao)號之路不(bu)斷提升碳(tan)纖維(wei)的(de)(de)質量，投入了1400多(duo)億(yi)日元研發資金，直(zhi)到(dao)2003年贏得(de)波音787合同后，才真正(zheng)扭虧為盈。實際上，早年的(de)(de)碳(tan)纖維(wei)只能(neng)做(zuo)釣魚桿，而(er)現在的(de)(de)碳(tan)纖維(wei)已(yi)成為先(xian)進(jin)航(hang)空器的(de)(de)支撐材料。同樣(yang)叫碳(tan)纖維(wei)，但(dan)是東(dong)西不(bu)一樣(yang)，強度完全(quan)不(bu)一樣(yang)。相信(xin)石墨烯(xi)材料也會走(zou)同樣(yang)的(de)(de)路，需(xu)(xu)要(yao)時(shi)間的(de)(de)積淀，需(xu)(xu)要(yao)持續的(de)(de)投入，更需(xu)(xu)要(yao)耐心。
石墨烯制備決定其未來不盡相同
制備(bei)決(jue)定未來。現(xian)在的(de)(de)石墨烯(xi)并不等同于(yu)未來的(de)(de)石墨烯(xi)。
石(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)烯(xi)可以分成兩大(da)類，粉(fen)體(ti)石(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)烯(xi)和薄(bo)膜(mo)石(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)烯(xi)，制(zhi)備方法(fa)不同，用途(tu)也完全不同。從(cong)大(da)規模(mo)(mo)生產的角(jiao)度講(jiang)，粉(fen)體(ti)石(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)烯(xi)通(tong)常從(cong)石(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)出發制(zhi)備，通(tong)過一系列的物理化(hua)學過程把石(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)烯(xi)從(cong)塊體(ti)石(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)上剝離下來。這種石(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)烯(xi)一般質(zhi)量(liang)(liang)較差，但產量(liang)(liang)很大(da)，也比較便宜。目前國內(nei)產能已(yi)達到(dao)7000噸規模(mo)(mo)，實際(ji)產量(liang)(liang)也就百噸規模(mo)(mo)。
化學氣相沉(chen)積(ji)方法(fa)是規模(mo)化制(zhi)備薄(bo)膜(mo)(mo)石(shi)(shi)(shi)墨烯(xi)的(de)通用技術(shu)，所(suo)得到的(de)石(shi)(shi)(shi)墨烯(xi)質量(liang)很高，當然也比較貴，目前國內產能已達(da)到年產百(bai)萬平米(mi)量(liang)級(ji)。北京(jing)大(da)學在(zai)(zai)高質量(liang)石(shi)(shi)(shi)墨烯(xi)制(zhi)備方面(mian)做了大(da)量(liang)的(de)研究探索(suo)，在(zai)(zai)標號(hao)石(shi)(shi)(shi)墨烯(xi)薄(bo)膜(mo)(mo)、三維粉體石(shi)(shi)(shi)墨烯(xi)、超(chao)級(ji)石(shi)(shi)(shi)墨烯(xi)玻璃以(yi)及(ji)超(chao)級(ji)石(shi)(shi)(shi)墨烯(xi)光纖等研究領域(yu)取得一系(xi)列重要(yao)突破(po)。
需要關注引領未來的核心技術
未來(lai)的(de)石(shi)墨烯產(chan)業會(hui)是一(yi)塊(kuai)大(da)蛋糕。當然，這塊(kuai)蛋糕我(wo)們能夠切到多(duo)少是個(ge)未知數(shu)。取決于我(wo)們現在關(guan)注什么，我(wo)們需要(yao)(yao)關(guan)注的(de)是引領未來(lai)的(de)核心技(ji)術，而不僅僅是今天的(de)產(chan)品。當然，從(cong)一(yi)個(ge)實(shi)驗室材料和技(ji)術走(zou)到產(chan)業需要(yao)(yao)很長(chang)的(de)路(lu)，需要(yao)(yao)投入、堅持(chi)和耐心。
中國擁有最(zui)龐大的石(shi)墨烯研究隊伍，但是非常(chang)分散(san)，基(ji)本上是小作坊式(shi)的。到處搞石(shi)墨烯產業園的做法，大部分是簡單重復，缺(que)少技(ji)術含量，急功近利(li)現象(xiang)非常(chang)嚴重。
很(hen)多人(ren)誤認為石(shi)墨烯(xi)(xi)產業會很(hen)快(kuai)走向(xiang)大規模(mo)快(kuai)速(su)發展階段，實(shi)際(ji)上(shang)并(bing)非(fei)如此。根(gen)據高德納公司（Gartner）的(de)技(ji)術成熟(shu)度(du)曲線，實(shi)際(ji)上(shang)石(shi)墨烯(xi)(xi)產業仍處于早期(qi)階段，很(hen)快(kuai)就會進入死亡谷，這時候最需要的(de)是堅持、企業遠(yuan)見和國家意志。碳(tan)纖維(wei)從小批量生產到現在已有(you)45年，而石(shi)墨烯(xi)(xi)只有(you)12年的(de)歷史，的(de)的(de)確確跑得有(you)點(dian)快(kuai)了(le)。石(shi)墨烯(xi)(xi)產業畢竟是實(shi)體產業，絕不會像互聯(lian)網那樣一“忽悠”就起來。
當然，我(wo)們也看到(dao)了希望。北(bei)京市剛(gang)(gang)剛(gang)(gang)啟(qi)動了石墨烯(xi)專項，跨度是(shi)十(shi)(shi)年，從“十(shi)(shi)三五(wu)”到(dao)“十(shi)(shi)四五(wu)”規劃。我(wo)們的布局(ju)絕不僅僅是(shi)今(jin)天的產品，重(zhong)點是(shi)未來的核心(xin)技術研發(fa)。