我们离“石墨烯时代”还有多远

日期: 2024-05-26 09:12:05|浏览: 53|编号: 69544

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我们离“石墨烯时代”还有多远

诺贝尔奖得主安德烈·海姆教授在“2014石墨烯高峰论坛”上发表主旨演讲

石墨烯,一个在人们眼中比较陌生的名词,最近却因为一则新闻而火了起来。新闻报道称,鉴于石墨烯无限的应用潜力,三星、苹果、谷歌等均开始积累各类石墨烯相关专利,未来的竞争已经在实验室里打响。

三大巨头都在未雨绸缪。作为目前已知的最薄、最硬、导电性和柔韧性最好的纳米材料,石墨烯已成为制作柔性显示屏、可穿戴设备等下一代电子设备的理想材料。其在触摸屏、传感器、电池等领域的未来应用充满想象空间。比如,它可以用来制作可弯曲的智能手表、可折叠成智能手机的平板电脑、15分钟即可充满电、续航里程达500公里的电动汽车电池等等。

“材料领域的一场‘革命’正在发生。”石墨烯的发现者、诺贝尔奖获得者安德烈·海姆教授在深圳对记者说,预计石墨烯将在3至5年内有惊人的应用。

我们距离“石墨烯时代”还有多远?石墨烯将给现有的产品带来哪些颠覆性变化?石墨烯对深圳的产业关联性如何?目前深圳在石墨烯研究和产业化方面的现状如何?在“2014石墨烯高峰论坛”上,记者就这些问题进行了采访。

无限的应用空间

三星、苹果、谷歌开始“保留”专利

Andre Geim教授在论坛上介绍,石墨烯是目前已知最薄、比表面积最大、强度最高、硬度最高、热导率最高、室温下平均自由程最长、载流子迁移率最高的二维纳米材料,具有独特的隧穿效应、光学性能、通透性等。石墨烯材料可广泛应用于锂离子电池、超级电容器、太阳能电池、生物质材料、传感器、超高频电子与光电子器件、药物载体,还可用作触摸屏、保护膜、选择性过滤和渗透膜等。

彭博社近日报道称,石墨烯由于其自身特性,很有可能成为未来的神奇材料,并引发硬件设计和制造领域的新一轮革命。由于它能让设备变得更薄、更柔软,彭博社认为它有可能成为苹果和三星的下一个战场。目前,苹果、三星和谷歌似乎正在竞相收购,都想将这种材料运用在移动和可穿戴设备中。预计到2016年,全球移动设备销售额将达到8470亿美元,可穿戴设备销售额将在未来5年达到190亿美元。掌握石墨烯的开发技术将成为公司未来在电子设备市场发展的关键。

它可能对未来电动汽车的使用产生革命性的影响

清华大学深圳研究生院近年来在石墨烯基础研究和产业发展方面取得了重大突破。该院院长康飞宇教授告诉记者,其研究团队专注于石墨烯在镍锌电池体系中的应用研究,主要瞄准动力电池和新型储能电池,实验已取得良好效果,正准备在美国和中国申请专利。

“我们要研究一种‘绿色电池’,替代现在的铅酸电池。”康飞宇说,传统铅酸电池存在污染、寿命短等弊端,而新型镍锌电池价格便宜、耐用、安全、容量高,充电时间可大大缩短。这对未来电动汽车的普及将带来革命性的影响,因为15分钟完成充电、续航里程500公里并非不可能,可彻底解决当前电动汽车推广中遇到的电池核心问题。

工业化仍在路上

欧盟投资10亿欧元启动石墨烯旗舰项目

出席论坛的瑞典查尔姆斯理工大学贾里教授是欧盟石墨烯旗舰项目总协调人。他介绍说,2013年,欧盟委员会决定在10年内投入10亿欧元,启动欧盟未来新兴技术(FET)石墨烯旗舰项目,旨在将石墨烯及相关层状材料从实验室带入社会,为欧洲众多行业带来革命,促进经济增长,创造就业机会。石墨烯旗舰项目由瑞典查尔姆斯理工大学牵头,由来自15个欧盟成员国的100多个研发团队组成,其中包括4位诺贝尔奖得主。

两三年后价格将从“黄金价”跌至“白菜价”

对于石墨烯的产业化,康飞宇教授认为,还在路上,近期要解决的两大问题是低成本和规模化生产。

康飞宇表示,预计明年就能实现低成本化。目前石墨烯的价格比黄金还贵,最便宜的也要500多元一克,但一年后就能降到50元一克,两年后可能降到1到5元一克的“便宜价”。产业化方面,通过天然石墨剥离等技术,石墨烯的生产已经接近量产水平,未来两到三年就能广泛应用于电池、导电、导热等材料领域,替代现有材料。实验室在这些应用方面已经做得很好,正在向规模化应用发展。长远来看,在触摸屏、传感器等器件上的规模化应用还需要三到五年的时间,这方面的研究还处于实验室阶段。

研发热潮兴起

中国国内专利申请量占全球一半以上

康飞宇教授表示,从2004年安德烈·海姆教授及其学生发现石墨烯,到2010年他们获得诺贝尔奖,只用了6年时间,此后全球范围内对石墨烯的研究、应用和投入迅速增加。

欧盟石墨烯旗舰项目总协调员贾里教授形容,目前中国在石墨烯方面的研发“正如火如荼”,他表示,各国申请专利的门槛不尽相同,但仅从数量上看,中国大陆占据了全球石墨烯技术专利总量的50%以上。

深圳不妨冷静做出战略布局

石墨烯是新兴新材料产业的重要成员之一,在我市近年来蓬勃发展的新能源、电子信息、生物材料、导热材料、复合材料等领域有着广阔的应用空间。石墨烯与我市现有产业契合度较高,为相关企业转型升级、产业结构升级提供了契机。

康飞宇及其团队曾对深圳石墨烯市场做过调研。调研显示,目前深圳从事石墨烯生产和应用的中小企业有十余家,研究机构约十家。但与无锡、常州等国内几个走在石墨烯研发应用前列的城市相比,我市石墨烯产业基本处于研究阶段,未形成规模,产业化进程缓慢。康飞宇认为,这与我市不少企业和机构对石墨烯缺乏了解,对下游技术开发和市场需求反应迟缓有很大关系。

康飞宇希望深圳在石墨烯热潮中冷静思考。他表示,全球石墨烯研究和产业化尚处于起步阶段,距离实现商业化还有很长的路要走,不宜盲目投入。当前要先做好基础研究,再进行投入、规模化生产。对于市政府来说,当前首要任务不是“跟风”扶持,而是要冷静进行战略布局。

他说,市政府需要做的是引进人才,建设工程中心、实验室,做好市场引导,这些对企业都是帮助和支持。

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