風(fēng)口下的石墨烯到底咋回事兒?
石墨烯這個(gè)事兒,一句兩句的還真說不清,從頭到尾都是戲,您容我慢慢說。
石墨大家都知道,小時(shí)候扒干電池扒出來的那根黑棒子外面就是,摸起來滑滑的。后來高中應(yīng)該也學(xué)過,就是六個(gè)碳原子構(gòu)成的六邊形按照層狀結(jié)構(gòu)排列形成的一種物質(zhì)形態(tài)。石墨層之間主要靠分子之間的作用力維系,用石墨芯兒寫字就是讓石墨層滑動留下若干層的過程。
看多了很多層疊加的石墨形態(tài),某天人類開始開腦洞了,能不能找到只有一層的石墨呢?雖然科技進(jìn)步到納米級別了,但是困難依然重重啊!困難到啥程度呢,一些科學(xué)家大牛自己搞了半天也搞不定就直接斷言說單層的石墨根本不存在,困難到有個(gè)人一不小心做出來就直升諾貝爾獎(jiǎng)了。這個(gè)人大名叫Andre Geim,也是個(gè)奇葩,大家可以有空去搜搜這個(gè)有故事的男同學(xué)。
話說當(dāng)年大家都覺得石墨烯不存在的時(shí)候,Geim不信邪,扔給他的研究僧一塊石墨,“給我削了它,我要單層的”。研究僧估計(jì)當(dāng)時(shí)就暈過去了,可沒辦法,老板發(fā)話了,只能不停的削。折騰了幾個(gè)月那根黑棍子,一測量還有幾千層,鐵杵磨成針也是不夠了,研究僧絕望了,撂挑子走人。
Geim還得繼續(xù)自己搞。有次,突然就看到有個(gè)研究僧拿膠帶去粘石墨,腦袋瓜亮了,一測量膠帶上殘存的石墨,我去,只有幾十層了,新的矮度啊!Geim就這么拿著膠帶不停的粘過來粘過去,如此反復(fù)了幾次之后,只有一層的石墨也就是石墨烯粘在膠帶上誕生了,諾貝爾獎(jiǎng)跟著就來了,全世界的科學(xué)家因?yàn)檫@個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)受到了一萬點(diǎn)的傷害。
能讓諾獎(jiǎng)出面的絕對是大咖。專利研究蹭蹭的漲,最近幾年應(yīng)用的傳聞也出來了,什么五秒鐘充飽手機(jī)電池,十分鐘充電動車可以跑1萬公里,終結(jié)硅時(shí)代的,是的,石墨烯就是這樣一款出場自帶主角光環(huán)的材料。真真假假的,我也來說一把,博采眾家長長短短的,歡迎大家拍磚。
從整體行業(yè)來看,產(chǎn)業(yè)端跟石墨烯相關(guān)的產(chǎn)品目前幾乎沒有,有的那幾個(gè)目測是炒作概念憑借資本市場獲利。對于未來市場規(guī)模的預(yù)估,大家都比較樂觀,三年后三億美元,八年后十三億美元的,雖然不知道各自怎么搭的模型,但整體趨勢彼此都認(rèn)同,那就是漲漲漲。
產(chǎn)業(yè)端沒東西,那就看看科研這塊兒。
中國最近幾年在石墨烯領(lǐng)域的專利申請數(shù)最多,實(shí)力也在第一梯隊(duì),與英國略有差距。國家很關(guān)注,習(xí)大大也去了石墨烯的出生地英國曼切斯特大學(xué)參觀考察,但相比于英國與歐盟的集中式投入,咱國家在石墨烯的科研力量和資金等投入上就比下去了,對比下來看,人家曼切斯特大學(xué)國家石墨烯研究院的經(jīng)費(fèi)投入就跟我國自然科學(xué)基金的整體投入不相上下。
目前國內(nèi)的石墨烯研究主要靠群眾自發(fā)組織運(yùn)動,缺乏國家在方向和資源上的統(tǒng)籌,引導(dǎo)有限,自發(fā)組織起來的研究單位之間,尤其是科研端和企業(yè)端的合作更是跟不上。石墨烯大概是不能五秒鐘充滿電的,但還是很重要啊。歐盟2013年也開始有大動作了,啟動的歐盟石墨烯旗艦項(xiàng)目的十年總投入達(dá)10億歐元,這樣的投入方式必然使得資源集中些,興許能憋個(gè)大的。
賣白菜的操著賣白粉的心,大家見笑。
回過頭來,作為普羅大眾,可能關(guān)注比較多的還是我該不該投,我該不該買。目前市場上鮮有產(chǎn)品,到處都是神一樣的傳聞,一眼看上去形式撲朔迷離。但還是可以多少通過各大企業(yè)和科研機(jī)構(gòu),尤其是企業(yè)的研究動向來判斷未來石墨烯真實(shí)應(yīng)用場景。
從申請專利的數(shù)量方向來看,目前在石墨烯領(lǐng)域布局的重頭企業(yè)主要有,三星,IBM,LG,諾基亞,索尼這幾個(gè)公司。大家看著企業(yè)的主營業(yè)務(wù)大概也能猜出來他們申請石墨烯專利的主要應(yīng)用方向還是在電子電池傳感器這一塊兒。
插播一下石墨烯本身的特性,比較顯著的在于極低的電阻率(顯著低于銅和鐵)與極好的導(dǎo)電特質(zhì),硬度完爆金剛石,同時(shí)有極好的透光率(只吸收2.3%的光)。這樣的特性,前面幾家大公司瘋狂投入研究也就不奇怪了。
從專利分布上來看,目前石墨烯專利申請的應(yīng)用領(lǐng)域主要包括:復(fù)合材料(改良原材料特性),儲能(鋰電池,超級電容器,太陽能,燃料電池),傳感器,電子材料(觸摸屏,透明導(dǎo)電薄膜,LED,OLED,信息存儲)水處理,生物醫(yī)藥,結(jié)構(gòu)材料。
有了這樣的了解后,咱再回到之前的問題上來,到底是炒作還是真的很神奇這件事兒,我想大家各有各的判斷。真空技術(shù)網(wǎng)(http://203scouts.com/)認(rèn)為現(xiàn)階段在制備技術(shù)都不是很完善的情況下號稱已經(jīng)出成品而且與現(xiàn)階段功能跳躍性太大的,多半是某些公司的炒作。但就石墨烯本身而言確實(shí)具備了很多超越目前常規(guī)材料的特性,尤其是低電阻和高電導(dǎo)率方面,不僅科研機(jī)構(gòu),很多行業(yè)內(nèi)相關(guān)的公司也投入了大量的人力財(cái)力進(jìn)行研究,未來應(yīng)該會對相關(guān)行業(yè)有比較大的提升。無論如何,石墨烯只是一種材料,不能像綠豆一樣一味藥治百病,在當(dāng)下的發(fā)展階段中,最需要的大概還是沉下心來做好基礎(chǔ)研究。