研究人員在彎曲的單層石墨烯觸摸屏上進(jìn)行書寫功能測試。

在石墨烯研究領(lǐng)域，我國正和發(fā)達(dá)國家同處于起跑階段，如果錯失這個機(jī)會，等幾年后國外已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，我們再去做，無疑又將重復(fù)研發(fā)領(lǐng)先、產(chǎn)業(yè)落后的老故事。

有遠(yuǎn)見的企業(yè)和投資者正給予石墨烯密切關(guān)注。

據(jù)報道，近日，中科院寧波材料所與寧波墨西科技有限公司簽約，雙方將聯(lián)合組建“石墨烯制備與應(yīng)用研發(fā)中心”，進(jìn)一步擴(kuò)展石墨烯應(yīng)用領(lǐng)域。同時，全球首條石墨烯生產(chǎn)線也將于今年10月在寧波建成投產(chǎn)。據(jù)寧波墨西科技有限公司董事長陳為健介紹，年產(chǎn)300噸石墨烯的生產(chǎn)線已經(jīng)開始少量制備石墨烯。

相關(guān)專家在接受《中國科學(xué)報》記者采訪時表示，該條生產(chǎn)線的投建，意味著我國石墨烯產(chǎn)業(yè)化邁出重要一步。

不過，石墨烯要想真正成為廣泛應(yīng)用的新材料，還需要在應(yīng)用方面進(jìn)一步研究和拓展。同時，國家也應(yīng)該出臺相關(guān)扶持政策，為石墨烯應(yīng)用構(gòu)建更完善的發(fā)展環(huán)境。

神奇材料

2004年，科學(xué)家用膠帶剝離出了單層石墨——石墨烯，并發(fā)現(xiàn)它具有多種獨(dú)特的物理屬性，如電導(dǎo)率高、導(dǎo)熱性好、非常堅硬等。這立即激起了全球范圍內(nèi)石墨烯研究的熱潮。

2010年，兩位石墨烯的發(fā)現(xiàn)者獲得諾貝爾物理學(xué)獎后，科學(xué)家們在石墨烯上傾注了更大的激情和精力。同時，各國政府也加大了石墨烯研究支持力度。今年1月28日，歐盟委員會宣布，將對石墨烯研究進(jìn)行10億歐元（約合13.4億美元）的資助，這是歐盟有史以來最大的研究資助類項(xiàng)目之一。

科技巨頭們試圖加快推進(jìn)石墨烯的產(chǎn)業(yè)化和應(yīng)用。IBM、三星等已經(jīng)緊鑼密鼓地開始了石墨烯的應(yīng)用研究，其中IBM已經(jīng)研制出了首款由石墨烯圓片制成的集成電路，而三星公司也制造出了由多層石墨烯等材料組成的透明、可彎曲的顯示屏。

除了信息科技領(lǐng)域，由于具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性和二維片狀結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)，石墨烯在多個領(lǐng)域有重要的應(yīng)用。

比如，LED燈如果不能及時放熱，會影響其壽命，而石墨烯涂料則能有效解決這一問題。再如，海水會腐蝕金屬船體，因此每隔幾年船體就要進(jìn)行重新噴涂。而如果使用石墨烯涂料，則可以將船體耐腐蝕的時間延長數(shù)倍。此外，工業(yè)領(lǐng)域的抗靜電塑料，甚至家用不粘鍋等產(chǎn)品，都是石墨烯涂料的“用武之地”。

產(chǎn)業(yè)化方興未艾

在多方的重視和努力之下，石墨烯正在加快產(chǎn)業(yè)化的步伐。不過據(jù)記者了解，不同類型的石墨烯其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程并不相同。

中科院寧波材料技術(shù)與工程研究所研究員劉兆平告訴《中國科學(xué)報》記者，石墨烯材料可以分為兩類，一類是由單層或多層石墨烯構(gòu)成的薄膜，另一類是由多層石墨烯（10層以下）構(gòu)成的微片。

石墨烯薄膜又細(xì)分為單晶薄膜和多晶薄膜，其中，單晶薄膜可用于制造集成電路，但距離產(chǎn)業(yè)化的距離還很遙遠(yuǎn)。多晶薄膜則有望在5~10年內(nèi)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，可替代ITO玻璃用于制造觸摸屏（特別是柔性電子產(chǎn)品）和其他需要透明導(dǎo)電材料的應(yīng)用領(lǐng)域。

石墨烯的另一個類別——石墨烯微片也可以細(xì)分為兩類，一類是功能化的石墨烯微片，由于擁有含氧基團(tuán)，可以應(yīng)用在藥物、檢測和催化劑等特殊領(lǐng)域。另一類是較為純粹的石墨烯微片，可用于導(dǎo)電和導(dǎo)熱等多個領(lǐng)域。

目前，在石墨烯薄膜和石墨烯微片這兩個方向上，我國都在進(jìn)行積極探索。2012年1月8日，江南石墨烯研究院對外宣稱，手機(jī)用石墨烯電容觸摸屏在常州研制成功。這種透明的薄膜可以滿足智能手機(jī)觸摸屏的基本功能。

中科院寧波材料所劉兆平團(tuán)隊(duì)則掌握了石墨烯微片的低成本規(guī)模化制備技術(shù)，并于2012年4月將該技術(shù)轉(zhuǎn)移給上海南江集團(tuán)有限公司，成立了專門從事石墨烯產(chǎn)業(yè)化的寧波墨西科技有限公司。2012年9月，位于浙江省慈溪市的寧波墨西科技有限公司年產(chǎn)300噸的石墨烯項(xiàng)目正式開建，并將于今年10月投產(chǎn)。

劉兆平告訴記者，他和團(tuán)隊(duì)研發(fā)的新技術(shù)路線操作簡便，成本低廉，10層以下的石墨烯微片占70%以上，電導(dǎo)率高，有望在鋰離子電池、抗靜電導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料、導(dǎo)電導(dǎo)熱涂料/油墨等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

應(yīng)避免重蹈覆轍

不過，石墨烯要想實(shí)現(xiàn)真正的產(chǎn)業(yè)化，除了石墨烯材料的低成本量化生產(chǎn)，還需要在應(yīng)用方面進(jìn)行進(jìn)一步的研究和拓展。

比如，石墨烯可以用于鋰離子電池正極涂層，但電池企業(yè)如果想應(yīng)用石墨烯導(dǎo)電劑，還要考慮一系列的問題，比如按照什么樣的比例加入，才能使石墨烯應(yīng)用效果更佳；石墨烯添加的方法和順序，以及電池制造工藝的改進(jìn)等等。

而在這方面，除了企業(yè)自己的努力，還需要國家有關(guān)部門的支持。“需要政府出臺相關(guān)政策，為應(yīng)用創(chuàng)新創(chuàng)造條件。”陳為健說。

在陳為健看來，目前國家對石墨烯的扶持力度還很不夠。“‘十二五’規(guī)劃中并沒有提到石墨烯，我之前拿到的2012年國家發(fā)展改革委的產(chǎn)業(yè)振興和技術(shù)改造目錄，石墨烯也并沒有被列入其中。”

對此他深感憂慮。采訪中他告訴《中國科學(xué)報》記者，目前石墨烯的價值和前景已經(jīng)得到了國際上許多科學(xué)家的認(rèn)可，我國也和發(fā)達(dá)國家同處于起跑階段，如果錯失這個機(jī)會，等幾年后國外已經(jīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化后，我們再去做，無疑又將重復(fù)研發(fā)領(lǐng)先、產(chǎn)業(yè)落后的老故事。

此外，據(jù)國土資源部統(tǒng)計，我國石墨儲量占世界的70%左右。陳為健指出，只有加快石墨烯的產(chǎn)業(yè)化和應(yīng)用，才能避免將來廉價出口原材料，高價進(jìn)口產(chǎn)品的被動局面，“我們也可以利用自己豐富的礦產(chǎn)資源創(chuàng)造更高的價值，為創(chuàng)新型國家建設(shè)貢獻(xiàn)一點(diǎn)力量”。