石墨烯能掀起下一场材料革命吗

石墨烯能掀起下一场材料革命吗？ 新材料技术是科技行业发展的重要推动力，如果提到上一场新材料革命无疑是晶体硅，它被认为是20世纪材料领域最伟大的发明之一，它的出现将整个电子行业带入了微电子时代，使得微型集成电路技术在计算机、手机等各种消费电子产品，以及汽车、工控、航天、医疗等专业电子设备中得到了广泛应用。 而继晶体硅之后，石墨烯有可能在21世纪引领下一场新材料革命。 石墨烯是在近几年才受到追捧，几年前，它还被认为是假设性的结构。直到2004年英国曼彻斯特大学的两位科学家在实验室成功制备出石墨烯，才证实了它的存在。2010年，这两位科学家因此获得了当年的诺贝尔物理学奖，石墨烯才开始在科学界掀起巨大的波澜，相继获得“新材料之王”、“万能材料”、“21世纪的神奇材料”、“上帝的材料”等等称号。 那么，听上去这么牛叉的石墨烯究竟是什么？ 根据官方解释，石墨烯是一种从石墨材料中剥离出的单层碳原子面材料，是碳的二维结构，是一种“超级材料”，硬度超过钻石，同时又像橡胶一样可以伸展。它的导电和导热性能超过任何铜线，重量几乎为零。石墨晶体薄膜的厚度只有0.335纳米，把20万片薄膜叠加到一起，也只有一根头发丝那么厚。石墨烯的发现在纳米科技上是有跨时代意义的。石墨烯在新型材料、太阳能电池、传感器、纳米电子学、复合材料、场发射材料及能量存储等领域具有广泛的应用。 简单来说，它是一种由碳原子构成的单层片状结构的材料，是世界上已知最薄、最坚硬的纳米材料，具有出色的韧性、导电性及导热性。在电子产业中它可以被广泛应用于半导体、传感器、触摸屏、电池等，而这当中最受追捧的应用是石墨烯电池。 电池技术是目前移动设备最大的瓶颈之一，普通的锂电池在电池容量、电能密度、充电速度、柔软性等方面都难以突破。而石墨烯作为目前全球最薄、最坚硬、导电性最好的纳米材料，其电池功率密度比普通锂电池高100倍，能量储存密度比传统的超级电容还要高30倍，有望让智能手机、可穿戴设备及电动汽车等一系列科技产品在电池技术上有重大突破。 在中国科技企业里，华为是比较看好石墨烯电池的厂商之一，任正非曾多次公开表示，“这个时代最大的颠覆将是石墨烯时代颠覆硅时代，并且这场技术革命将会在未来10年至20年内爆发”。为了提前卡位，华为已经与曼彻斯特大学合作，共同研发应用于消费电子产品的石墨烯技术。 前不久，这家公司已经在日本展示了运用石墨烯电池特性的快充技术，5分钟即可将3000mAh电池电量充至48%。另外，据华为内部人士透露，公司将有可能在2016年下半年推出搭载石墨烯电池的智能手机。 与此同时，其它厂商也在纷纷跟进，特别是资本市场已经表现出了巨大的热情。有数据显示，目前国内石墨烯企业已超过100家，其中A股市场就至少有25家涉足石墨烯概念的上市公司。 而国外的一些厂商及研究人员也在积极研发石墨烯电池技术。早在2014年，西班牙Graphenano公司（全球第一家以工业规模生产石墨烯的公司）就与西班牙科尔瓦多大学合作研究出了首例石墨烯聚合材料电池，该电池技术号称只需8分钟就能够将电动汽车充满电。前段时间，韩国光州科学技术院的研究人员还研发了一项新型石墨烯电池技术，这种新型电池可将电动汽车的充电时间缩短至16秒，并且不影响能量密度。 不过，以上所说的这些技术和数据都还处在实验室阶段，石墨烯电池技术要得到广泛的应用，还需要解决一个最大的难题——量产。 尽管曼彻斯特大学的科学家们早在2004年就提取出了石墨烯，但他们是直接从石墨中剥离出来的，这种最原始的方法不可能用于大规模的工业生产。目前提取石墨烯的方法有很多，比如化学气相沉积法(CVD)、溶剂剥离法、液相氧化还原法等等，但这些方法在质量、成本、产率等方面都或多或少有些缺陷，并不适合大规模地提取石墨烯。 由于还没有找到真正量产化的提取技术，使得石墨烯的成本一直居高不下，价格是黄金的10倍。因此有人质疑目前资本市场对石墨烯的追捧完全是在炒作，甚至认为“石墨烯电池”这个技术接近于不存在。 不过，任何新材料从发现到大规模应用都需要时间，随着产业化进程的加快，以及各大厂商的陆续跟进，石墨烯技术也将从概念变为现实。