出品|網(wǎng)易科學(xué)人欄目組
作者|網(wǎng)易科技 崔玉賢
石墨烯被稱為“黑金”、“新材料之王”，甚至被譽(yù)為“徹底改變21世紀(jì)的黑科技”，圍繞著石墨烯的研究一直在進(jìn)行著，尤其是在能源電池方面的研究。尤其是對(duì)智能手機(jī)續(xù)航以及新能源電動(dòng)汽車的興起，更是加快了石墨烯在該方面的應(yīng)用。
近期有“充電10分鐘，續(xù)航1000里的石墨烯電池來襲”等等消息出現(xiàn)，又燃起了人們的希望。但在第二屆國際碳材料大會(huì)上，石墨烯的專家們卻道出了實(shí)情:片面的強(qiáng)調(diào)快充快放只是個(gè)學(xué)術(shù)說法而已，離真正應(yīng)用還遙遠(yuǎn)的很。石墨烯在電池上會(huì)有所貢獻(xiàn)，但所謂的可以產(chǎn)生顛覆性改變還未看出來。
除了應(yīng)用之外，石墨烯本身的制備還存在著非常嚴(yán)重的問題，制備難，制備過程中產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)境污染，這都是石墨烯想要由“碳”變成“黑金”不可繞開的問題。更重要的是，專家表示石墨烯的標(biāo)準(zhǔn)甚至都還未制定出來，沒有達(dá)成統(tǒng)一。
石墨烯強(qiáng)國還是泡沫?
石墨烯被稱為“黑金”、“新材料之王”，甚至被譽(yù)為“徹底改變21世紀(jì)的黑科技”。之所以有這樣的美譽(yù)，是因?yàn)槭┦侨藗儼l(fā)現(xiàn)的第一種由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)的新材料。由于碳原子特殊結(jié)構(gòu)的排列導(dǎo)致了石墨烯擁有一些非常神奇的特性:石墨烯不僅是世界上最硬的材料，而且有很強(qiáng)的柔韌性;而且擁有高導(dǎo)熱性和超快的載流子遷移率。
這些特性隨便哪一個(gè)被應(yīng)用都將是顛覆當(dāng)前產(chǎn)業(yè)的技術(shù):比如石墨烯的透明性、導(dǎo)電性和柔性應(yīng)用在電子器件領(lǐng)域，就可以實(shí)現(xiàn)柔性觸控屏，手機(jī)可以像腕表一樣折疊起來;石墨烯的抗?jié)B性和導(dǎo)電性可應(yīng)用于防護(hù)涂層和阻隔膜;石墨烯的柔性、透明性及對(duì)多種物理信號(hào)的高靈敏度響應(yīng)可以制成傳感器，應(yīng)用在多功能電子皮膚;也可以用石墨烯做電極材料，提升儲(chǔ)能器件的性能。
隨便哪一種應(yīng)用都可以說是顛覆性的革命。華為創(chuàng)始人任正非在接受媒體采訪時(shí)曾表示未來十年到二十年內(nèi)會(huì)爆發(fā)一場(chǎng)技術(shù)革命，石墨烯時(shí)代將會(huì)顛覆硅時(shí)代，石墨烯是技術(shù)革命前沿。
因此，石墨烯發(fā)展這十幾年我國研究“石墨烯”的企業(yè)也層出不窮，甚至推動(dòng)了石墨烯概念股的成長(zhǎng)。清華大學(xué)教授沈萬慈表示:“我國具有世界最大的天然石墨產(chǎn)業(yè)，在石墨礦采選技術(shù)設(shè)備上也處于世界先進(jìn)水平，坦桑尼亞、俄羅斯、越南等國石墨產(chǎn)業(yè)尋求從我國引進(jìn)采選技術(shù)和設(shè)備，我國正在由石墨大國走向石墨強(qiáng)國。
而從數(shù)量上來看，我國石墨烯企業(yè)也是出現(xiàn)了爆發(fā)式增長(zhǎng):來自中國經(jīng)濟(jì)信息社發(fā)布的《2016-2017中國石墨烯發(fā)展年度報(bào)告》顯示2016年以來我國石墨烯企業(yè)年新增企業(yè)超過700家，其中研發(fā)類企業(yè)占比約43%。
但對(duì)于這一現(xiàn)象，中國科學(xué)院院士、北京大學(xué)化學(xué)學(xué)院教授劉忠范認(rèn)為，中國石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展出現(xiàn)了“一擁而上”的群眾運(yùn)動(dòng)，類似當(dāng)年“大躍進(jìn)”時(shí)期的大煉鋼鐵行動(dòng)。他曾總結(jié)道:中國的石墨烯行業(yè)存在很多不正常現(xiàn)象。股票市場(chǎng)盲目炒作，利用石墨烯名目圈錢;地方政府盲目上馬，圈地建產(chǎn)業(yè)園;還有一批不負(fù)責(zé)任的石墨烯玩家炒概念。
清華大學(xué)教授朱宏偉在接受網(wǎng)易科技采訪時(shí)也表示，中國石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展有點(diǎn)“操之過急”，有泡沫，魚龍混雜，但是這個(gè)現(xiàn)象是一個(gè)東西能走向成熟，最后能應(yīng)用起來的一個(gè)必然存在的現(xiàn)象。
充電10分鐘續(xù)航1000里?學(xué)術(shù)說法
很明顯，”黑金“石墨烯有些被過度消費(fèi)。
近期，三星發(fā)布了一則報(bào)告稱目前已研發(fā)出了基于石墨烯材料的新電池技術(shù)，基于石墨烯材質(zhì)所造的電池將會(huì)比目前市面上的普通電池高出45% 的容量，能夠在提高容量的同時(shí)擁有比標(biāo)準(zhǔn)充電速度快5倍的充電速度。有媒體也將其解讀為充電10分鐘能跑1000里。
對(duì)此，劉忠范則很中肯的表示，石墨烯在鋰電子電池上的研究應(yīng)用已經(jīng)有十幾年的歷史，想法比較簡(jiǎn)單，基本都是摻和10%左右的石墨烯在鋰電池上，就可以改善導(dǎo)電情況，降低內(nèi)阻，提升性能，可以充電變得更快，容量更高。
但是，劉忠范也表示這樣的效果只是在實(shí)驗(yàn)室里一小節(jié)電池可以做到的情況，如果在現(xiàn)實(shí)真正用的時(shí)候，一大堆電池集成到一起就很難說達(dá)到這樣的效果了。
”電池最重要的還是安全性問題，如果安全性不能保證，片面強(qiáng)調(diào)多塊是不能用的，這只是學(xué)術(shù)說法而已。“劉忠范表示，”到目前為止，石墨烯在電池上的應(yīng)用還沒有什么突破，理論上是有可能的。但石墨烯的來源太復(fù)雜了，處理方式不一樣，產(chǎn)生的性能就有所不同，甚至今天做的，與明天做的都不一樣。“
對(duì)此，中國石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)戴石峰也直言，電池中含有石墨烯，并不意味著這是石墨烯電池。
石墨烯在概念定義和標(biāo)準(zhǔn)上，甚至都尚未達(dá)成統(tǒng)一。
而且，雖然石墨烯本身是綠色的并不意味生產(chǎn)石墨烯的過程是綠色的，石墨烯制備的過程會(huì)產(chǎn)生大量的環(huán)境污染。目前，石墨烯的制備方法主要包括:機(jī)械剝離法、外延生長(zhǎng)法、氧化石墨還原法、氣相沉積法等。
”有些制備方式每生產(chǎn)一噸石墨烯，需要40-50噸硫酸，120-150噸新鮮水，會(huì)產(chǎn)生大量的廢酸垃圾。“相關(guān)石墨烯企業(yè)透露。
沈萬慈也表示在石墨烯行業(yè)管理上，改革開放初的石墨企業(yè)，環(huán)保基本沒有投入，使得污染本來不重的石墨產(chǎn)業(yè)造成了嚴(yán)重污染，至今后遺癥還在。
在石墨烯高端應(yīng)用尚未突破之前，卻已經(jīng)出現(xiàn)了嚴(yán)重環(huán)境污染問題。
對(duì)此，劉忠范表示，企業(yè)擔(dān)當(dāng)很重要。石墨烯產(chǎn)生的環(huán)境污染問題，在技術(shù)層面上是可以解決的。因此，石墨烯生產(chǎn)制備帶來的環(huán)境污染問題更多牽扯到成本問題。
”石墨烯批量制備的企業(yè)要擔(dān)當(dāng)其社會(huì)責(zé)任和推動(dòng)石墨烯發(fā)展的責(zé)任，不要過度追求利潤(rùn)和低價(jià)，這個(gè)問題是可以迎刃而解的。“劉忠范認(rèn)為。
正如身處石墨烯產(chǎn)業(yè)的專家所說，中國有太多借著石墨烯概念炒作的企業(yè)，以至于掩蓋了真正的東西。中國的石墨烯亟待泡沫褪去。
