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"秒充"時代離(lí)我們還有多(duō)遠? 走近"神奇材料"石墨烯

發布(bù)時間:2015-11-12 作(zuò)者: 來源:中國科技網 瀏覽(lǎn):1301

    手機充電僅需幾秒(miǎo)?手機屏幕能折疊彎曲?……這些或許都將因為(wéi)有“21世紀神奇材料”之(zhī)稱的石墨烯麵世而成為可能。

    當今,全球經濟增長乏(fá)力,各國都(dōu)在謀求新一輪的科技和產業升級突破。中國是石墨資源大國,也是石墨烯(xī)研究和應用開發最活(huó)躍的國家之一,我國科學家和產業人士正將目光聚(jù)焦在它身上。

    石墨烯到底有多神奇?會否給生產生活領域帶來“顛覆性”變(biàn)化?今天,讓我們走近石墨烯(xī)一探究竟。

石墨烯(xī):神奇的“新材料(liào)之王”

    石墨烯的發現者之一、2010年諾貝爾物理學獎得主安(ān)德烈?海姆這樣描述:“石墨烯對很多人來(lái)說就像愛麗絲仙(xiān)境一樣,非常神奇”。

    這種神奇物質,到底是什(shí)麽?

    石墨烯,實際就是從石(shí)墨材料中剝離出(chū)來(lái)、由碳原子組成(chéng)的隻有一層原子厚度的二維晶體。鉛筆芯用的石(shí)墨就相當於無(wú)數層石墨烯疊在一起。

    “它是迄今為止自然界最薄、強度最高的(de)材料,可以被無限拉伸,彎曲到很大角度不斷裂,還可(kě)以抵抗很高的壓力(lì)。”日前應邀(yāo)來華參(cān)會的安德烈?海姆說,石墨烯還有著(zhe)非同尋(xún)常的導熱性和導電性(xìng)。

    “石墨烯導電率高,化學結構又十分穩定,是(shì)一(yī)種用於移動(dòng)電池(chí)、電源很理想的電極材料。”中國科學院院士、中國科學院金屬研究所研究員成會明(míng)表示,石墨烯可以和電子(zǐ)元件、電子設備進一步相結合使用,以此增強其它儲(chǔ)電設備的儲電率。

    石墨烯另一個奇特之處在於“零滲透”??所有氣(qì)體、液(yè)體都無法滲透。這也使得石墨烯產品有了(le)“針插不進、水潑(pō)不進”的本事。

    “給船體塗上石墨烯塗層,海水中重金屬離子等就無(wú)法(fǎ)穿透(tòu)這層薄膜去腐蝕船體。”青島賽(sài)瑞達電子裝(zhuāng)備股份有限公司董事長宋(sòng)立祿接受記者采訪時說。

    讓人感到驚奇的還遠不止(zhǐ)這些(xiē)。石墨烯具有超強吸附性,科學家正在研究用它做過濾(lǜ)裝置,用(yòng)於海水淡化、汙水處理等領域;它又幾乎是完全透明的,具有非常好的透光性,適合作為透明電子(zǐ)產品原料。

石(shí)墨烯正從實驗室走近人們生活

    “新材料未來需求巨大。比如納米型新材料石墨烯的應用,在危險化學品類火災中不能用水去滅,但如果用石墨烯薄膜打過去就可以了。而使用石墨烯材料,手機未來可(kě)能薄到(dào)跟酒店房(fáng)卡(kǎ)差不多(duō)。”清華大學(xué)經濟管理(lǐ)學院(yuàn)教授魏傑在(zài)解(jiě)讀“十三(sān)五”規劃建議提(tí)到新材料產業時說。

    日前在青(qīng)島舉辦的2015中國國際石墨烯創新(xīn)大會上,石墨烯理療、保暖產品、LED用高導熱石(shí)墨烯複合材料、石墨烯防彈材料、石墨烯(xī)電熱服裝等(děng)20餘種石墨烯產品已經全新(xīn)推(tuī)出。

    “利用(yòng)石墨烯特性,研發新型防彈衣,防彈插板(bǎn)隻需17毫米就能達到甚至超過傳統產品的防彈效果,重量還可減輕20%。”青島華高墨烯科技有限公司董事長施建新說,目前這款防彈衣已與3家使用單位簽約。

    一直以來,智能手機的續航能力始終是最大短板(bǎn)。宋立祿告訴記者,他們研發的石墨烯新型鋰電子電池,充電時間(jiān)大大縮短,手機(jī)幾分鍾就能完成充電。

    不久前,華為宣布與英國曼徹斯(sī)特大學國家石墨烯研究院合作,研究如何將石墨烯領域的突破性成果應用於消(xiāo)費電子(zǐ)產品(pǐn)和移動通信設備。可(kě)以預想,手機將繼功能機向智能機變革之後,再發生新“革命”??石墨烯的特性未來將使顯示屏超薄、超輕,實現可卷曲的柔性顯示。

    目前,被業界譽為“東方碳穀”之(zhī)稱(chēng)的江蘇(sū)常州,已擁有石墨烯產(chǎn)業(yè)技術研發(fā)和企(qǐ)業孵化的服務平台;中科院重慶綠色智(zhì)能技術研究院也成功製備出15英(yīng)寸單層石墨烯(xī)手機顯(xiǎn)示屏;高鐵內飾(shì)材(cái)料中已開始使用石墨烯……石墨烯(xī)技術正在悄然影響著生產生活等領域。

石墨烯時代真正到來還(hái)需時日

    工業與信息化部原材(cái)料工業司司長周長益說,“近年來結(jié)構材料、石墨烯等前沿新材料(liào)均實現了快速增(zēng)長。這些材料目前總量較小,但其發展加快了原材料工業關鍵材料轉型升級的步伐。”

    據統計(jì),我國石墨礦儲量占到世界總儲量的75%,生產量約占世界總產量70%,具(jù)備發展石墨烯產業的(de)資源基礎。截至目前(qián),我(wǒ)國石墨烯企業已(yǐ)超過百家,並在常州、無錫(xī)、青島、深圳等地形成產業集群。

    不過,也有不少科研人員指出,石墨烯作為一(yī)種新材料,要真正走向市場,過程“前景光明,道路曲折”。

    首(shǒu)要困難(nán)是受限於材料生(shēng)產。中(zhōng)科院院士、北京大學教(jiāo)授劉忠範說,要實現石墨烯商業化,需要生產出低成本、高品質的石墨烯成品。“但製出這種石墨烯並非易事。技(jì)術層麵上(shàng)還有很(hěn)多(duō)挑戰,批量化或大尺(chǐ)寸生產都(dōu)還沒能克服。”

    中(zhōng)國科學院(yuàn)山西煤炭化學研究所副研究員、石墨烯課題組長陳(chén)成猛指出,我國石(shí)墨烯產業發展目前還(hái)存在生產成本高、產品品質待提升、上下遊互動不夠等問題。

    記者采訪中也發現,盡管目前國內石墨烯市場火熱但魚(yú)龍混雜,有的企業甚至直接將石墨當作石墨(mò)烯來宣傳、銷售。

    “目前石(shí)墨烯行業缺乏國家標準、行業標準和企業標準。對石墨烯的質量(liàng)、製備工藝(yì)、檢測設備(bèi)和方法等,都沒有科學統一的說法。”施建新說。

    專家認(rèn)為,石墨烯產業必須(xū)要避免當年納米技術那樣一哄而上(shàng)的局麵,需(xū)要整個資源進(jìn)行創新布(bù)局,形成聚合(hé)效(xiào)應。

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