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石墨烯产业:切勿重演“大炼钢铁”运动

石墨烯产业:切勿重演“大炼钢铁”运动

       中国现在正处于石墨烯淘金热之中。石墨烯这个词在全国各地都很有名。作为如此受欢迎的网络名人,中国石墨烯产业的发展道路应该如何走?我们如何才能走得更稳定、更长远?这些应该是科技界和产业界的问题。

       石墨烯被称为新材料之王,是一种二维蜂窝点于一体的二维蜂窝状纯碳材料。它是目前最薄、最轻、最强、最硬的材料。虽然石墨很软,但单层石墨烯甚至比金刚石更硬。我们所知道的金刚石具有良好的导热性和导热性2000W/mK(导热系数)左右,石墨烯的导热系数达到5300W/mK。石墨烯还具有柔性和透明度,只有质子才能穿透。这些优良的特性给石墨烯材料带来了广阔的应用前景,也是吸引世界关注的根本原因。

       石墨烯价值理想丰实骨感的石墨烯

       中国拥有世界上最大的石墨烯研发团队,自2011年以来发表的学术论文数量居世界第一。中国申请的石墨烯专利数量也位居世界第一,遥遥领先。

       目前,中国正在掀起一场轰轰烈烈的石墨烯产业化运动。中国有近20个石墨烯工业园区,仍在增长。石墨烯工业园区正在建设中,无论是在发达地区还是偏远地区,这让人想起了1958年大跃进时期的大炼钢运动。

       事实上,对于石墨烯材料来说,理想和现实之间有很大的差距。理想的石墨烯有一个完美的蜂窝状结构,而现实的石墨烯就像一件破衣服,由无数的石墨烯片拼接而成。石墨烯有许多缺陷和污垢。因此,实际制备的石墨烯材料性能不太好,价值也不太高。应用一种网络语言,即理想是丰满的,现实是骨感的。

       石墨烯材料需要材料需要耐心

       我们可以看不懂未来,但是可以回顾历史,温故而知新。大家所熟悉的碳纤维研发历史很有借鉴意义。1961年,大阪工业技术试验所进藤昭男发明聚丙烯腈基碳纤维制备技术,十年后的1971年日本东丽公司率先实现工业化量产,每月1吨的规模。东丽公司沿着T300、T800、T1000标签之路不断提高碳纤维的质量,投入了1400多亿日元的研发资金。直到2003年赢得波音787合同,它才真正扭亏为盈。事实上,早期的碳纤维只能作为钓鱼杆,而现在的碳纤维已经成为先进航空器的支撑材料。它也被称为碳纤维,但不同,强度完全不同。我相信石墨烯材料也会走同样的道路,需要时间积累,需要持续的投资,更需要耐心。

       石墨烯制备决定了它的未来

       制备决定未来。石墨烯不等于未来。

       石墨烯可分为粉末石墨烯和薄膜石墨烯两类。它们有不同的制备方法和完全不同的用途。从大规模生产的角度来看,粉末石墨烯通常从石墨开始,通过一系列的物理化学工艺将石墨烯从块石墨中分离出来。这种石墨烯一般质量差,但产量大,价格便宜。目前,国内产能已达7000吨,实际产量为100吨。

       化学气相沉积法是大规模制备薄膜石墨烯的通用技术。石墨烯的质量很高,当然也很贵。目前,国内生产能力已达到年产量100万平方米的水平。北京大学烯制备进行了大量研究和探索,在石墨烯薄膜、三维粉末石墨烯、超级石墨烯玻璃、超级石墨烯光纤等研究领域取得了一系列重要突破。

       关注引领未来的核心技术

       未来的石墨烯工业将是一块大蛋糕。当然,我们能切多少蛋糕还不得而知。这取决于我们现在关心的是什么,我们需要关注的是引领未来的核心技术,而不仅仅是今天的产品。当然,从实验室材料和技术到行业需要很长的路要走,需要投资、坚持和耐心。

       中国拥有最大的石墨烯研究团队,但非常分散,基本上是一个小车间。石墨烯工业园区的实践大多是简单的重复,缺乏技术内容,急功近利的现象非常严重。

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