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石墨烯发展
石墨烯发展
为何石墨软石墨烯“硬”
2019-01-04 15:47:49
导读
为什么石墨那么软，而石墨烯又表现得那么“硬”呢?浙江大学信息电子工程学院副教授林时胜介绍说，其实这里涉及两个不同的概念，一个是强度，这是力学概念，一个是硬度，属于物理概念。
石墨烯的“硬”，是指强度高，衡量强度的指标是杨氏模量，根据杨氏模量的高低可以把物质分为硬物质和软物质。石墨烯的模量非常高，可达1T帕(压强单位)，是材料里最高的，所以石墨烯是硬物质，可以说是很硬。相应的像橡胶这些，模量只有几千帕，就是软物质，很软。材料力学上有刚度、强度、韧度、硬度等不同物理概念，这与我们通常讲的硬与软有区别。从通俗意义上说，石墨烯的“硬”指的是石墨烯的强度很好，就是它抗断裂的能力很强，这也和它的韧性很好有关系，因为容易延展而不断裂。模量就是代表了材料能被拉伸的容易程度。
再说石墨的软，这是物理概念，指的是硬度。硬度的衡量，是用一种材料去破坏另一种材料，被破坏的硬度就小。石墨的片层之间是范德华力，非常弱，只要用固体去划它，都能把它的片层错开，所以石墨很容易被破坏，就是说石墨很软。
为何石墨软，石墨烯“硬”？
2019-01-03 09:37:04
为什么石墨那么软，而石墨烯又表现得那么“硬”呢?浙江大学信息电子工程学院副教授林时胜介绍说，其实这里涉及两个不同的概念，一个是强度，这是力学概念，一个是硬度，属于物理概念。
石墨烯的“硬”，是指强度高，衡量强度的指标是杨氏模量，根据杨氏模量的高低可以把物质分为硬物质和软物质。石墨烯的模量非常高，可达1T帕(压强单位)，是材料里最高的，所以石墨烯是硬物质，可以说是很硬。相应的像橡胶这些，模量只有几千帕，就是软物质，很软。
材料力学上有刚度、强度、韧度、硬度等不同物理概念，这与我们通常讲的硬与软有区别。从通俗意义上说，石墨烯的“硬”指的是石墨烯的强度很好，就是它抗断裂的能力很强，这也和它的韧性很好有关系，因为容易延展而不断裂。模量就是代表了材料能被拉伸的容易程度。
再说石墨的软，这是物理概念，指的是硬度。硬度的衡量，是用一种材料去破坏另一种材料，被破坏的硬度就小。石墨的片层之间是范德华力，非常弱，只要用固体去划它，都能把它的片层错开，所以石墨很容易被破坏，就是说石墨很软。
石墨烯产业发展：莫让浮云遮望眼
2019-03-08 09:05:26
石墨烯从2004年初次被分离出来，2010年石墨烯发现者取得诺贝尔奖后为咱们所熟知，到今日只要短短十几年的时刻。虽然全球石墨烯工业现在尚处于前期阶段，但因为群众对石墨烯新材料的热捧，导致石墨烯工业虚火过旺，呈现出了“忽如一夜春风来，千树万树梨花开”的虚伪昌盛景象。
特别是一些石墨矿资源相对丰厚的区域，更是把石墨矿混同于石墨烯，把展开石墨烯工业视为当地经济转型晋级的“灵丹妙药”，纷繁规划建造石墨烯工业园。
我国的石墨烯工业该怎么展开，是不是能够一蹴即至?1月30日，在“2018我国世界石墨烯工业展开论坛暨中关村石墨烯工业联盟年会”上，与会专家为我国石墨烯工业评脉问诊，开出了“良方”。
成为年代“新宠儿”
事实上，石墨烯发现者2010年取得诺贝尔物理学奖后，全球就掀起了石墨烯研制热潮。现在，石墨烯已成为全球新技能新工业革新的焦点，一些业界专家乃至以此做出了“21世纪进入碳年代”的判别。
当时，美、欧、日、韩等国家和区域密布发布方针，扶持石墨烯功用器材研制和工业化使用。欧美厂商占有全球石墨烯工业链要害环节，石墨烯制备技能、复合材料、中心电子元件等使用产品坚持抢先优势。
石墨烯已成为我国前沿新材料的要点展开范畴，是我国加速推进新一轮技能革新的重要抓手。2012年以来，我国累计出台10余项石墨烯相关方针。2015年，石墨烯范畴首个国家层面纲领性文件《关于加速石墨烯工业立异展开的若干意见》提出，把石墨烯工业打造成先导工业，到2020年构成完善的石墨烯工业系统。2016年12月，国家新材料工业展开领导小组正式建立，这无疑对推进包含石墨烯在内的新材料工业展开具有里程碑含义。
2017年，石墨烯重防腐涂料的研制成功、石墨烯锂电池导电剂的批量使用及石墨烯电加热产品的快速遍及，使人们真实地感触到了石墨烯工业的展开前进。
毋庸置疑，石墨烯作为新材料工业的先导，在带动传统制造业转型晋级，培育新式工业增加点，推进群众创业、万众立异的效果越来越明显。在国家方针引导下，各地纷繁布局石墨烯。现在，我国石墨烯全工业链雏形初现，掩盖从质料、制备、产品开发到下流使用的全环节，已根本构成以长三角、珠三角和京津冀鲁区域为调集区，多地分布式展开的石墨烯工业格式。2016年，我国石墨烯商场整体规划打破40亿元，已构成新能源范畴使用、大健康范畴使用、复合材料范畴使用、节能环保范畴使用、石墨烯原材料、石墨烯设备六大细分商场。
据统计，当时我国石墨烯专利数量全球抢先，我国境内注册石墨烯厂商超越2000家，相关的石墨烯工业园、研制中心和联盟超越40家。
北京作为全国石墨烯研讨归纳实力最强的区域，集合了如清华大学、北京大学、北京航材院、国家纳米科学中心等一大批从事石墨烯研讨的科研院所，具有20多个学术带头人和相关要点研制团队。2007年~2015年，石墨烯范畴累计请求专利数到达1187项，单位GDP工业的专利请求数量列全国榜首。现在，北京的石墨烯研制效果已完成了与世界并跑，某些范畴世界领跑，使用方面也各有特色，呈现出了一大批具有工业化才干的立异性厂商。
由我国科学院院士、北京大学教授刘忠范团队牵头组成的北京石墨烯研讨院，是北京全国科技立异中心新式研制组织榜首批试点单位，颇受社会各界的重视。
“研讨院将要点布局石墨烯工业中心材料与配备研制、厂商研制代工和效果孵化转化三大事务板块，杰出技能引领、机制立异和协同立异，致力于建造全球抢先的石墨烯工业立异中心，未来10年研讨院将力求打造构成3000亿元规划的石墨烯工业集群。”刘忠范决心满满地说。
为破解产、学、研、用脱节难题，打通石墨烯工业化的“最终一公里”，促进石墨烯工业优异的科研效果赶快转化为实际出产力，中关村石墨烯工业联盟应运而生。
“联盟作为北京石墨烯工业‘一体两翼’展开规划的重要组成部分，以构建工业生态，推进职业界‘产、学、研、资’紧密结合为主旨，助力大学与科研组织研制的中心技能效果向出产厂商的转化，活跃推进国内石墨烯工业健康展开。”中关村石墨烯工业联盟秘书长周静表明。
对中关村石墨烯工业联盟，中关村管委会充满着等待。中关村管委会工业处副处长徐剑说，石墨烯是21世纪代表我国竞争力的一种材料。在北京市刚发布的十大高精尖工业方针和中关村“十三五”方针中，都把石墨烯作为侧重展开的工业环节之一。2016年，咱们支撑北京大合中关村的石墨烯厂商及展开集团建立中关村石墨烯工业联盟，就是希望经过这个渠道来整合石墨烯工业上下流的工业资源，构建工业协作渠道，推进工业协作。
“虚火过旺”应理性
材料是国民经济展开的根底和支撑。石墨烯作为一种新材料，其特殊的功用、优质的功用，使其甫一面世就承受了过多过高的等待。正是捕捉到石墨烯能给当地的经济转型带来新的“烯望”，许多地方盲目跟进，一哄而上，竞相建造石墨烯工业园。
可是，热烈的背面是乱象，一时的富贵带来的只要永久的伤痛。不能不提的是，当时我国的石墨烯工业仍面对一些深层次问题，根底研讨才干单薄，缺少龙头厂商带动，上下流厂商脱节，工业链不成熟，本钱商场过度透支石墨烯概念，职业标准缺失等，都严峻限制了我国石墨烯工业的健康可持续展开。
特别不能忽视的是，当时我国石墨烯工业尚处于起步阶段，商场使用方面低端产品多，高附加值的产品少，与石墨资源大国及请求的专利数量不相称。
“我国一直在加速推进石墨烯技能研制和工业拔擢。据统计，现在国内已建成或在建的石墨烯工业园、石墨烯立异中心、石墨烯研讨院等已超越40家，有2000多家厂商从事石墨烯原材料和产品的研制，并且这个数字仍在逐渐增加。”北京石墨烯研讨院履行院长、中关村石墨烯工业联盟副理事长魏迪分析说，“当时国内轰轰烈烈的大跃进式的“石墨烯运动”是不可取的。未来的石墨烯工业将是建立在石墨烯材料的手锏级的使用根底之上，而不是作为一个万金油式的添加剂。”
魏迪说，当时，国内商场上的一些产品，包含服饰、涂料、复合材料、吸附光滑产品，以及石墨烯锂电、石墨烯手机触摸屏等，代表着我国现在研制石墨烯的主流产品，应该说在世界上是处于榜首方队。但与国外比较，咱们依然有所滞后，欧盟石墨烯旗舰方案上一年10月启动了17个新的石墨烯研讨项目，他们重视的是石墨烯的超级轿车、物联网传感器、可穿戴设备和健康办理、数据通信、能源技能以及复合材料等前沿未来的范畴。
工信部赛迪研讨院原材料所所长肖劲松持相同观念。他以为我国应谨防石墨烯工业堕入低端圈套。
“像欧盟旗舰方案里13个范畴，根本上以通讯、电子信息、医疗健康、仪器设备、可穿戴设备为主，美国与欧盟的方向大致共同。而咱们首要会集在石墨烯复合材料、功用材料范畴，如储能材料、涂料、改善纤维、热办理材料等范畴。与美国比较，咱们在石墨烯使用范畴及方向上是趋于低端化的。”肖劲松说，从工业和材料的展开视点，咱们要理性地去展开。而从国家层面、从整个工业端，应朝着附加值高的方向展开，别折腾到最终都是为他人做嫁衣。国内的石墨卖五六千元一吨，成果出口到日本一加工回来，就成了6万多元一吨。就是因为咱们出产的是低端产品，附加值没有充分体现出来。
在中关村展开集团总经理助理、中关村石墨烯工业联盟履行理事长贾一伟看来，我国石墨烯职业正处在大浪淘沙去伪存真的阶段。他说，2017年，对石墨烯工业的展开是要害的一年，石墨烯职业标准不断清楚，高品质石墨烯薄膜制备水平明显提高，石墨烯粉体使用得到了必定程度的商场验证，石墨烯职业大浪淘沙，逐渐进入去伪存真的要害展开阶段。
展开之路仍绵长
正如任何一个新生事物不可能一往无前、也不能一蹴即至，石墨烯面世只是10多年，尚处于正在发育的“少年年代”，往后的“生长”和“展开”之路还很绵长，需求各方面的不懈努力。
“从科研立异的视点来说，它是一个一个台阶的长时间征程，是一个困难的马拉松长距离跑。就石墨烯工业而言才刚刚起步，要把石墨烯共同的使用功用展现出来，还需求许多的科研作业还有许多的要做，没有实实在在的科技立异、困难探究和耐久攻关，我国的石墨烯工业不可能快速到达咱们希望的那种昌盛。”北京市科委新材料展开中心主任肖澜说。
人才是工业展开壮大的根底，关于石墨烯这种技能密布型工业，高科技人才的引领效果至关重要。据了解，为构建多层次人才队伍，培育一批具有世界视界的现代化石墨烯职业领军人才，带动我国石墨烯工业健康展开，2018年，中关村石墨烯工业联盟将联合工信部人才沟通中心，在全职业展开“石墨烯工业人才培育工程”。该工程分为三个组成部分：夯实工业根底的石墨烯工业技能高档研修班，聚集使用拓宽的石墨烯+系列研讨会和培育高端人才的海外领军人才工程。
“经过人才培育工程的施行，将进一步夯实我国石墨烯工业根底，培育一批具有现代化视界的工业领军人才和龙头厂商，推进我国石墨烯新材料工业领跑全球。”工信部人才沟通中心副主任色云峰说。
对新式的石墨烯工业而言，扩展信息沟通、施行专利同享，无疑是其完成“弯道超车”的一大捷径。在1月30日举办的“2018我国世界石墨烯工业展开论坛暨中关村石墨烯工业联盟年会上，中关村石墨烯工业联盟打造的全工业链信息效劳渠道“石墨烯资讯网”应运而生。
“当时，因为群众关于石墨烯新材料的热捧，导致各种关于石墨烯的信息漫山遍野、鱼龙混杂，不利于职业健康有序展开，急需一个专业、威望的信息渠道。”中关村石墨烯工业联盟副秘书长班建伟介绍，网站面向石墨烯工业链各个环节，划分为资讯、职业研讨、工业效劳和工业联盟四大板块，首要供给信息资讯、职业研讨、项目对接、产品展现等效劳。在此根底上，建造项目库、专家库、技能库和人才库，活跃促进技能、本钱、项目、人才对接，推进石墨烯工业展开。
一起，为了推进优异的石墨烯科研效果转化落地，中关村石墨烯工业联盟与中科院知识产权运营办理中心深度协作，参加了中科院“普惠方案”同享专利池作业和优质专利拍卖作业，争夺到了中科院部属科研院所石墨烯专利的优先转让和协作权益。
“2018年将有777件普惠方案同享专利池中的专利效劳于工业，1006件优质专利将向全社会揭露拍卖。咱们现在已敞开了中关村石墨烯工业联盟普惠方案‘绿色通道’。该方案的施行将进一步促进科技效果的转化，增强厂商的立异力和竞争力。”中科院知识产权运营办理中心主任助理安莉莉表明。
石墨烯工业展开，需求科技立异来驱动和引领。北京作为全国石墨烯的“领头羊”，其石墨烯工业的展开具有风向标含义。贾一伟说，2018年，北京石墨烯工业要紧紧环绕北京建造具有全球影响力的全国科技立异中心的严重战略要求，打破一批具有全局性、前瞻性、带动性的要害技能，加强原始立异才干，大力展开原创根底研讨，催生要害技能打破，引发工业革新，助推北京石墨烯工业，向世界价值链的高端攀升。
根底不牢，地动山摇。对石墨烯工业而言，只要以谨慎、立异的科学态度，夯实工业根底，构建杰出的工业生态，一步一个脚印，由点到面打破，才干推进整个职业向工业化跨进。
“我国石墨烯工业整体根底不错，展开态势杰出，但也呈现了许多一哄而上和炒作过度的乱象，石墨烯业界人士要有担任精力和工匠精力，扎扎实实面向工业做技能，勇于对职业各类不良现象说不，实在肩负起我国石墨烯工业展开的重担。”刘忠范表明。
莫让浮云遮望眼，景物长宜放眼量。石墨烯工业的“烯望”之路究竟能走多远，咱们拭目而待!
漫画简介石墨烯！
2019-03-08 09:05:26
石墨烯被称为“黑金”，又被称为“新材料之王”，是现在发现的最薄、强度最大、导电导热功能最强的一种新式纳米材料，极有或许掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革新。
石墨烯的制备上，多晶薄膜有望未来1-2年内完成产业化使用，单晶石墨烯工业组成办法仍未找到，因而间隔产业化还很悠远。低成本的使用氧化还原法出产石墨烯粉体，一起可以使用CVD法出产出层数可控、大面积的石墨烯薄膜是未来研究要点，也是推进职业开展的要害点。而在使用层面，未来被看好的范畴是锂离子电池、柔性显现、太阳能电池和超级电容器。
石墨烯真神奇
2019-03-07 10:03:00
近两年石墨烯的可控低成本制备技能已获得了打破性开展，有望在不久的将来构成石墨烯工业。
日前，在深圳举行的第十九届我国世界高新技能效果交易会上，石墨烯作为独具特色的新材料再次引起人们的重视，成为这个国内最大规划、最具影响力的科技展会上一个耀眼的“明星”。石墨烯到底有哪些奇特之处，能为人们带来什么惊喜?记者采访了相关专家。
人类正行进在以硅为首要物质载体的信息年代，下一个量子年代，石墨烯很或许锋芒毕露
和金刚石相同，石墨是碳元素的一种存在方式。风趣的是，因为原子结构不同，金刚石是地球上自然界最坚固的东西，石墨则成了最软的矿藏之一，常做成石墨棒和铅笔芯。
科学家介绍说，石墨烯是从石墨材料中剥离出来，只由一层碳原子构成、按蜂窝状六边形摆放的平面晶体。浅显地讲，石墨烯就是单层石墨。一块厚1毫米的石墨大约包括300万层石墨烯;铅笔在纸上悄悄划过，留下的痕迹就或许是好多层石墨烯。
这种只要一个原子厚度的二维材料，一向被以为是假定性的结构，无法独自安稳存在。直至2004年，两位英国科学家成功地从石墨中别离出石墨烯，证明了其可以独自存在，并因而一起获得2010年诺贝尔物理学奖。
据我国电科55所所长、微波毫米波单片集成和模块电路要点试验室主任高涛博士介绍，石墨烯共同的结构让它具有更导电、更传热、更坚固、更透光等优异的电学、热学、力学、光学等方面的功能。轻浮、强韧、导电、导热……石墨烯这些特性赋予人们许多幻想空间。
石墨烯的特色首先是薄，可谓现在世界上最薄的材料，只要一个原子那么厚，约0.3纳米，是一张A4纸厚度的十万分之一、一根头发丝的五十万分之一。与此一起，石墨烯比金刚石更硬，透光率高达97.7%，是世界上最坚固又最薄的纳米材料。
一起，它又能导电。石墨烯的电子运转速度达1000千米/秒，是光速的1/300，十分合适制造下一代超高频电子器材。石墨烯仍是传导热量的高手，比最能导热的银还要强10倍。
石墨烯的特性，也体现得很“好玩”。比方当一滴水在石墨烯表面翻滚时，石墨烯能敏锐地“察觉”到纤细的运动，并发生继续的电流。这种特性给科学家供给了一种新思路——从水的活动中获取电能。比方，在雨天可以用涂有石墨烯的雨伞进行发电，或许可以做成活络的传感器材等。
“人类阅历了石器、陶器、铜器、铁器年代，正行进在以硅为首要物质载体的信息年代;而下一个量子年代哪种材料将锋芒毕露呢?很或许是石墨烯。”浙江大学高分子科学与工程学系教授高明说。
未来电动轿车运用石墨烯电池，花两三分钟就或许把电充溢
因为石墨烯的奇特功能，加上制备简洁、研讨视角多维，其运用潜力巨大、适用职业广大，成为抢眼的材料“新星”一点不古怪。石墨烯从发现到现在仅10余年的时刻，已获得了许多令人震慑的研讨效果，称得上是人类历史上从发现到运用最快的材料。
高明说，从材料化学视点看，石墨烯会带来资源、环境、化工、材料、动力、传感、交通机械、光电信息、健康智能、航空航天等范畴的改动或革新。我国石墨矿储量丰厚，约占全世界的75%，其高效开发将引起碳资源及我国大资源战略的新定位、新考虑、新规划。
石墨烯的工业化出产则将促进化工、机械、智造、自控等职业的技能前进。石墨烯的增加可以发生多功能复合材料，用来制造高功能电池、电容器。石墨烯传感器可以在生物检测、光电勘探方面大显神通，石墨烯及其它二维材料的异质叠合材料可制造高功能晶体管。
可以说，石墨烯技能将对咱们的吃、穿、住、行、用、玩都发生影响。石墨烯复合膜阻氧阻水功能好，可前进食物保质期;石墨烯纤维可制成发热服饰和医疗保健用品;石墨烯电热膜电热转化效率高，可逐渐替代暖气供热;石墨烯系列材料可用于轿车、火车等交通工具，石墨烯导热膜可用于手机高效散热……
石墨烯另一个被寄予厚望的运用范畴是电能贮存。它的优势在于充电速度快，并且可以重复运用几万次。但现在石墨烯存储的电量不如电池多，还无法存储足够多的电能。未来，跟着充电设备的日益完善和相关技能的前进，电动轿车运用石墨烯电池，花两三分钟就或许把电充溢。
我国电科55所微波毫米波单片集成和模块电路要点试验室副主任孔月婵博士介绍说，石墨烯的电子运转速度是硅的十倍，由石墨烯制造的高频器材理论上作业频率可以到达硅的十倍乃至上百倍。石墨烯引发的技能很或许从人们常见的小小芯片开端。
此外，科研人员已完结柔性衬底晶体管的研发，正在测验柔性通讯电路的研发。未来不管是可以折叠的显现屏幕，仍是可以植入人体的可穿戴设备，都或许靠这样的石墨烯器材来完成。
高涛以为，即便在试验室条件下，石墨烯的奇特功能仍然没有彻底释放出来。因为技能层面还存在着不少应战，真实大面积运用还有很长的路要走。但经过加强需求和研讨的结合，不断在石墨烯材料的制备和器材研发方面获得重要打破，发明更多更新更具颠覆性的运用，石墨烯这种新一代战略性新式材料将会极大改动人们的生发日子。
国内石墨烯研讨与国外底子同步，有望在不久的将来构成石墨烯工业
石墨烯一向是世界上的研讨热门，并在不断升温。近几年来，全球石墨烯相关的论文和发明专利简直呈指数式增加，不只各类优异的物理化学功能被猜测、证明，并且由此生宣布许多详细的研讨方向。
据了解，许多国家正在抢夺石墨烯技能的制高点。欧盟石墨烯旗舰方案以石墨烯传感为首要研讨方向，美国正在测验使用石墨烯完成通讯的柔性化并获得了明显的效果，韩国继续支撑石墨烯柔性显现的研讨并制备出了演示产品。
高涛说，整体来讲，世界上石墨烯各项优异功能正逐渐从试验室研讨向产品运用过渡，一起一些潜在的功能或运用还在不断被开掘。但这个工程化是一个长时间而困难的进程，给我国完成赶超世界水平、占据技能制高点带来了绝好的机会。
高明以为，现在国内石墨烯研讨与国外底子同步，一些方面有原创和引领性效果。国内研讨侧重化学和材料，国外更偏机理和器材。国内石墨烯的研讨在理论研讨方面可说是已完成与世界先进水平“并跑”，论文、专利不管数量仍是质量都具有很强的世界竞争力。到2016年3月，我国石墨烯的专利总数占全世界的56%。与此一起，国家赞助了很多有关石墨烯的基础研讨项目，开始构成了政府、科研机构和厂商协同立异的产学研协作对接机制。
例如，清华大学开宣布米级石墨烯单晶薄膜的快速制备技能;我国电科55所研宣布了世界上最快的柔性石墨烯晶体管;浙江大学纳米高分子团队则经过近十年研讨，开宣布了石墨烯纤维、石墨烯接连拼装膜、石墨烯超轻气凝胶及石墨烯无纺布等。
受访专家指出，各个方向不断呈现令人惊喜的研讨效果，让人们对石墨烯的未来充溢等待。但整体来讲，石墨烯技能成熟度还比较低。关于石墨烯的开展，其限制要素或许说难点，首要在材料制备技能、全新规划理念和二维控制技能等方面。其间，高品质、大批量的石墨烯质料问题暂时没有底子处理，还需要进行很多技能攻关。有些技能如单层氧化石墨烯、石墨烯单晶等在试验室制备成功了，但完成工程化、接连性、低成本、高效安稳制备还有较长的路要走。只要真实高品质的石墨烯量产了，颠覆性运用才会呈现。
不过科学家们也比较达观，近两年石墨烯的可控低成本制备技能已获得了打破性开展，有望在不久的将来构成石墨烯工业。
多角度分析石墨烯行业的发展
2019-02-28 11:46:07
新材料工业是国家七大战略新式工业之一，是高新技能工业开展的柱石和先导，石墨烯作为材料范畴的新星，其商场潜力巨大!现在已被我国、美国、韩国、欧盟、日本等国家提升至战略研讨高度，等待它带来巨大的商场价值。与其它国家比较，我国在竞赛行为方面体现的十分杰出，但现在石墨烯工业尚处于技能概念期，在工业化开展过程中仍有多种亟需处理的难题。关于我国石墨烯工业开展出资主张，具体分析如下：
石墨烯职业竞赛优势
1、丰厚的原材料
石墨烯的制备需求顶级的制备工艺，但对资源耗费较少。一般氧化还原法的原材料为石墨，但石墨为质料制备石墨烯质量相对较差，片层尺度也相对较小。
最有或许完成单晶大片层石墨烯的规划化制备的CVD 法选用的质料是、等含碳气体。
不管选用氧化还原法仍是CVD 法，都不必忧虑原材料短少的约束，这是石墨烯工业开展的一大优势。
2、制备技能逐步老练
现在国内涵石墨烯粉体范畴的制备及使用研讨水平也同国外平起平坐。尤其是石墨烯粉体作为高端添加剂代替炭黑以及使用于锂离子电池、高分子复合材料等范畴。
此外，国内涵石墨烯薄膜规划化制备尽管起步较晚，但已迎头赶上，现在国内已有常州二维碳素科技有限公司，重庆墨西科技有限公司等建成了石墨烯通明导电薄膜量产线，而且活跃开发其在触摸屏范畴的使用。
3、下流需求拉动凸显出资价值
我国石墨烯职业处于一个上升通道，一方面石墨烯材料技能壁垒较高，职业的议价才能强，盈余受质料报价动摇的影响相对小，而工艺水平、营销战略等要素显得更为重要，厂商的中心竞赛力往往体现在研发实力、管理水平和开展战略上。
另一方面，石墨烯的下流职业主要是电子、航天、光学、动力、环境、医药等，而以上职业现在正处在高速开展时期，从长远看，必定加大对石墨烯的需求，为石墨烯职业长时间走向快速开展供给了商场根底。
石墨烯职业竞赛下风
1、关键性技能还未取得实质性打破
现在，国内介入石墨烯出产和使用开发的厂商大都为中小厂商和草创公司，资金、人员和研发实力等都无法与国外三星、IBM、巴斯夫等大型厂商相匹敌。尽管有部分大型民营厂商、国企和央企开端重视石墨烯，但大都没有有实质性投入。
石墨烯的高质量、低成本、绿色的制备和提纯技能、石墨烯涣散技能、使用技能(代替传统材料存在阻止) 等仍是限制石墨烯未来开展的瓶颈问题。
2、工业使用技能方面短少引导
尽管石墨烯工业具有巨大规划，但下流使用商场亟待开发。现在从研发到使用的转化较慢，途径不畅，相关大型厂商短少本身对石墨烯技能的研发投入以及在产品元器件材料方面挑选石墨烯的动力，在这方面仍需求更多的引导和推进。
3、商场需求没有全面翻开
现在我国从事石墨烯出产和研发的单位有上千家，尽管大大都厂商都具有根本的规划和出产才能，但产品差异化不大。尽管石墨烯产值在逐年添加，可是受制于下流使用没有打破，导致石墨烯有价无市。
现在如国内某公司年产数吨石墨烯的出产线投产的新闻已层出不穷，可是石墨烯完成使用的报导却很少。假如仅仅一味添加石墨烯的产值而不是依据已有产品拓展石墨烯的下流使用，石墨场的工业链将无法构成。
石墨烯职业面对的时机
1、杰出的工业开展环境
《我国制作2025》着重强调应加强以石墨烯为首的新材料的根底研讨和系统建造，打破工业化制备瓶颈;高度重视颠覆性新材料对传统材料的影响，做好石墨烯等战略前沿材料提早布局和研发。
跟着国家对石墨烯方针的连续提出，各地政府也纷繁对石墨烯抛出橄榄枝。常州、无锡、宁波、青岛、北京等各地从2012年开端连续规划石墨烯工业园区，而机具敏锐嗅觉的本钱商场，也开端介入石墨烯范畴，推进其开展。
2、新材料工业开展迅速
新材料工业作为战略性新式工业的要点之一，也是未来高新技能工业开展的柱石和先导。先进碳材料具有新式结构和优异的物理化学功能，是对未来开展具有重大和决议含义的新材料，所以大力开展石墨烯工业是对我国传统材料工业的升级换代。
3、与发达国家距离小，易逾越
尽管，欧美在石墨烯根底研讨方面具有杰出的立异才能和科研水平，但我国具有完好的石墨烯工业链。尽管我国的石墨烯工业链还不老练，下流环节还未打通，商场需求有待培养，但这仅仅时间问题。
现在，国内一些具有使用技能的厂商现已进行了技能储备，正活跃开辟并布局石墨烯下流使用商场。未来，谁首先抢占了商场的先机，谁就有或许分得石墨烯工业的榜首杯羹。
石墨烯职业面对的要挟
1、本钱炒作过盛，厂商难度“逝世谷”
现在商场上石墨烯相关产品滥竽充数，产品质量良莠不齐的现象十分严峻，而本钱商场已将石墨烯炒得炽热，这种过度宣扬将削弱使用厂商关于国产石墨烯质量的信赖，进而阻止我国石墨烯工业的开展。一起，新式厂商也会面对技能瓶颈，融资难题、人才流失的难题，开展路途艰苦。
2、石墨烯工业尚处于技能概念期
一个工业的鼓起必定要阅历六个阶段:榜首阶段为技能概念期，第二阶段为产品导入期，第三阶段为商场扩张期，第四阶段为竞赛并购期，第五阶段为老练调整期，第六阶段为工业衰退期。现在，石墨烯工业尚处于技能概念期，要真实进入产品导入期和商场扩张期，还有适当一段距离。
3、材料的安全性问题
石墨烯作为一种人工材料，其潜在的损害还有待研讨和发现。因而，材料安全数据表有关石墨烯的职业使用仍是不完好的。现在该职业的应战之一是要处理其安全性问题，让石墨烯对咱们本身和咱们周围的环境而言尽或许变得安全。
归纳分析
石墨烯是前沿性根底材料，具有许多优异的功能，使用远景宽广，尽管现在仍是潜在阶段，遍及用与工业化还没有翻开局势，可是从科学猜测的视点来看，现已成为不行忽视的要点领城;从长远看，石墨烯发明巨大的经济价值仅仅时间问题，谁首先抢占了商场的先机，谁就有或许分得石墨烯工业的榜首杯羹。
石墨烯发展的“天时地利人和”
2019-03-06 10:10:51
[导读] 我国石墨烯工业技能立异战略联盟树立后，不少人想知道，其终究有何独到之处？对此，联盟秘书长李义春以为，联盟为我国石墨烯工业展开备齐了有利地势有利地势人和。本年4月，国际闻名学术期刊《天然—材料》的主编给我国石墨烯工业技能立异战略联盟（cgia，简称“联盟”）致电约稿，理由是在中外石墨烯各种严重活动中频现的cgia，在促进中外石墨烯工业展开中起到了相当大的效果。联盟的李义春、萧小月、刘兆相等专家以“石墨烯商业化”为题，怅然撰写了联盟在石墨烯商业化道路上探究的专文。两三个月后，《天然—材料》将全文注销。那么，我国石墨烯工业技能立异战略联盟终究有何独到之处？记者近来为此采访了联盟秘书长李义春。
有利地势：时运所造成的贯穿中外自石墨烯“诞生”于欧洲，犹如一粒种子找到了孕育的温房。欧盟首先在2013年发动石墨烯旗舰方案，猛砸10亿欧元，随后发布石墨烯在13个要点使用范畴的科技路线图。尽管如此，各种高端研制的测验却一直“宅”在实验室，没有商业化的产品迈过商场门槛。这不免让政府和大众困惑，投入了大把银子的石墨烯到底有啥用？而欧洲研制者大有苦衷，没有实体经济、缺少强壮的制作业支撑，抱负变得越发骨感。业内人士指出：“没有量化出产，试验性材料将不会有生命力。”李义春说：“我国是国际制作业榜首大国，有着夯实的实体经济，具有全球榜首和第二条石墨烯规模化出产线，将石墨烯制作本钱从每克5000元降至3元，在石墨烯商业化使用方面处于国际引领位置。值得一提的是，上一年10月底国家主席出访英国观赏曼彻斯特大学国家石墨烯研讨院时，指出要进一步推进石墨烯等新式科技立异工业的国际协作。明显，中外各有所长，构成互补之势，时运所造成的，能够强强联手。而这之间特别需求交融贯穿。”对此，联盟提出我国石墨烯工业展开战略——全球并购、我国整合，搭建起全球性石墨烯工业促进渠道，即每年秋季举行全球石墨烯工业立异大会，其并非学术会议，而是针对石墨烯可使用的范畴设置数十场论坛，会聚全球尖端专家、知名厂商，针对商业化、工业方针洽谈协作。别的，在我国科协的辅导下，联盟还树立了“一带一路”国际协作渠道，分别在国内树立与英国、西班牙、意大利、韩国和瑞典的双边协作立异中心。
有利地势：引导方针适合布局关于“新材料之王”石墨烯，一些国家发布或赞助了一系列力促本国石墨烯技能及其使用的方案和项目。美国国家天然科学基金会和美国国防部高档研讨方案署展开了多个石墨烯研讨项目，要点布局石墨烯在超级电容器和下一代更小、更快电子器件等前沿方向的使用；日本政府自2007年开端对石墨烯技能开发项目的赞助；韩国政府积极支撑科研安排和公司展开石墨烯技能研制及商业化使用研讨。而石墨烯在我国展开的空气和态势很好。到2014年，国家天然科学基金委员会在石墨烯研制上共赞助6000万美元；2015年被称作“我国石墨烯工业的迸发元年”；石墨烯进入2016年《新材料工业“十三五”规划》几无悬念。李义春指出其动力源于：一是传统工业亟待转型晋级，石墨烯好像“工业味精”，少量增加就使一些材料的功能大为增强；二是我国迄今在全球宣布石墨烯相关论文和申请专利数量均居国际首位，石墨烯有望成为我国一项称霸国际的严重自主立异技能。可是，美中不足的是，我国在石墨烯范畴前期研讨投入方面落后于西方，需求政府加大出资力度，特别是一些颠覆性技能缺少精准支撑。为改变现状，联盟帮忙政府出台了一系列支撑石墨烯展开的相关方针；严厉选择有实力的、立异能力强和周边有工业根底的区域，树立了9个石墨烯立异基地，防止全国各地一哄而上的局势；在全国量体裁衣地布局，为地方政府树立石墨烯工业园区供给支撑，为在常州、无锡、青岛、唐山、德阳等地展开石墨烯工业奠定根底。
人和：提振决心广纳人才现在，全球越来越多的人把等待寄予我国，希望能出产令人眼前一亮的石墨烯产品，打造出一个巨大的获利工业，从而提振政府、出资人和大众的决心。为了完成石墨烯在新能源、电子信息、节能环保、生物医药等范畴的打破，联盟从2014年开端，每年安排2到3次厂商代表团遍访国外闻名的石墨烯研制安排，开掘引进最有使用远景的技能，带动工业展开。一起，经过引进十几个项目或以出资的方式招引国外顶尖科学家为科学参谋。如东旭光电在西班牙加泰罗尼亚纳米科学与纳米技能研讨所树立研制中心等。此外，联盟安排专业团队还发布年度《全球石墨烯工业研讨报告》，对内辅导石墨烯的展开方向，分析热门和工业价值；对外刻画我国的软实力和影响力，招引国内外同行的广泛重视。再有，现在国际上还没有权威安排拟定石墨烯职业的相关标准，联盟首先推进石墨烯国际标准的构成，旨在提高国际话语权。李义春说，一言以蔽之，联盟旨在让展开石墨烯的有利地势有利地势人和齐俱，以促进我国石墨烯工业有序、规范和健康展开，好像灯塔引领国际石墨烯商业化。
石墨烯基础科研现状
2019-01-04 09:45:43
石墨烯从其诞生至今不过10年光景。2004年为石墨烯科学研究的萌芽阶段，随后即进入快速成长阶段;从2008年开始，尤其是在2010年石墨烯发明者获得了诺贝尔奖之后，关于石墨烯的基础科研工作开展得如火如荼。
下文从专利分布、研究机构分布、研究领域分布和主要研究成果等方面梳理目前石墨烯的基础科研动向。
一、专利分布
目前全球共有超过200个机构和1000多名研究人员从事石墨烯技术的开发和研究，其中包括三星、IBM等科技巨头。我们通过最近几年的专利申请情况对目前石墨烯的研究进展进行概览。从专利申请总量来看，2010年以来全球石墨烯专利申请总量呈爆发式增长;2012年全球石墨烯专利申请量已经达到3500个，可见目前全球范围内正在掀起石墨烯研究与开发的高潮。
从石墨烯专利申请国别分布来看，2013年全球石墨烯专利申请量最大的是中国，其次为美国、韩国和日本。在石墨烯相关论文方面，欧盟排名第一，2013年共发表了7800篇论文;就国别而论，依然是中国排名第一，共发表了6649篇论文。
总体而言，目前中国已经处在石墨烯研究的前沿阵地;但是，从研究深度和创新性而言，非常核心的技术和创新性技术中国仍未掌握。二、研究机构分布
从事石墨烯研究的机构比较广泛，包括学术研究机构、企业、个人和政府层面。比较普遍的研究模式是学术研究机构与企业的合作，例如韩国三星与韩国成均馆大学合作对石墨烯的制备基础方法和应用开展研究。
从研究机构专利数量口径看，在前十名中，有4家机构来自韩国，4家来自中国，2家来自美国。并且，6家机构都是科研院所或独立科研机构，4家为企业。其中，专利数量最多的是韩国三星电子，其专利申请数量为210个，占全球总量的7.3%，其研究范围涵盖了石墨烯制备方法和在显示屏、锂电池领域的应用;其次为韩国成均馆大学、浙江大学、IBM、清华大学等。三、研究领域分布
从石墨烯研究领域分布看，全球研究热点主要在材料的导电性、导热性、石墨烯的制备研究、纳米材料研究等。
中国石墨烯研究热点主要分布石墨烯纳米复合材料、石墨烯制备、石墨烯电极等方向。我们统计了前20位主要研究机构的重点研究领域，发现研究热点分布于：(1)复合材料;(2)碳纳米管;(3)电容器;(4)传感器;(5)晶体管;(6)透明电极;(7)锂电池;(8)燃料电池。上述研究大多属于石墨烯应用，而关于石墨烯的制备改进工艺或者大规模量产石墨烯的基础研究非常少。
四、最新研究成果
在石墨烯制备方面，最新的研究成果是在生成单晶石墨烯的方法上，目前有两种方法已经能获得直径约为1mm的单晶石墨烯和直径为25px的单晶石墨烯，但是这两种方法各有优劣。
在石墨烯应用方面，最新的研究成果包括把作为光敏元件(PD)的光增益提高到了原来的约1000倍、提高柔性湿度传感器的响应时间等。在锂电池、半导体、传感器、无线通讯、电容器、电子元件、海水淡化等多个领域都有重大突破。
在众多最新研究成果中，属于中国研究机构的成果依然稀少，印证了前文中我们提到的，虽然中国在专利申请和论文发表方面在国际领先，但是在真正的研究前沿方面距离美国、日本和韩国等国家仍有一定差距。
石墨烯在水性涂料中应用
2019-03-07 09:03:45
水性涂料是国家发起开展的环境友好型涂料，但某些功用尚不及相应的溶剂型涂料，影响其开展。石墨烯具有共同功用，可改善水性涂料功用，促进其开展，给涂料作业者带来新的等待。石墨烯在涂猜中运用首先是改性溶剂型涂料，但用于改性水性涂料也有显着开展。改性办法可用共混法复合改性，也可用原位聚合和溶胶-凝胶技能复合法改性，还可用偶联剂润饰，一同实施不同的功用改性。
1 用钛酸酯偶联剂润饰水涣散改性石墨烯
按通用办法将石墨制成氧化石墨烯，向氧化石墨烯涣散液内分别参加钛酸酯和，在水浴加热法下发作反响，使氧化石墨烯复原并一同嫁接上钛酸酯偶联剂分子。将取得的混合液进行后处理和真空枯燥，得到粉末状改性石墨烯。
因为钛酸酯偶联剂对氧化石墨烯进行了表面润饰，不再发生聚会，故石墨烯水涣散体稳定性高，可长期储存，合适用于复合材料及涂层材料的制备。制备工艺简洁，出产效率高，出产进程和产品均能契合环保要求。
2 石墨烯与基体树脂共混复合水性涂料
2.1 水性导电涂料
石墨烯/聚酯树脂复合水性导电涂料。用Hummers法制备氧化石墨烯，经两步化学复原法得到有机分子润饰的石墨烯水溶液，参加聚酯、助剂和交联剂、催化剂，经液态共混，制备得到水性导墨烯涂料。该涂料具有高导电功用和力学功用，可运用于电磁屏蔽、抗静电、防腐、散热、耐磨及电子线路等范畴，具有广泛的运用价值。
2.2 石墨烯改性水性环氧树脂耐磨玻璃涂料
石墨烯改性的耐磨水性玻璃涂料由两组分组成，榜首组分为基体成膜物，第二组分为固化剂。其间榜首组分包含改性环氧树脂20%～40%、助剂0.5%～7%、氧化石墨烯0.1%～5%、偶联剂1%～2%，其他为水(均为质量分数);第二组分是胺类固化剂。在运用前将两组分混合，其间第二组分占混合物质量分数的3%～30%。该涂料具有硬度高、耐磨性好、与玻璃基底亲和力与附着力强、耐水、耐乙醇性好，且契合环保要求。别的制备办法简洁，具有重要的商业化运用价值。
2.3 石墨烯改性酸酯聚合物水泥防水涂料
用Hummers法制备的氧化石墨烯参加酸酯类聚合物乳液中，参加选用的助剂，按份额参加水泥，拌和涣散，制成氧化石墨烯改性的聚合物水泥防水涂料。该涂料显着增加了酸酯类聚合物乳液成膜的抗拉强度;进步了耐水性;此外，氧化石墨烯丰厚的含氧官能团能够调理水泥水化产品晶体的成长，进步其抗拉强度和耐性。故氧化石墨烯改性的聚合物水泥防水涂料具有杰出的耐久性、抗渗性以及物理力学功用，运用远景宽广。
2.4 石墨烯改性聚酯树脂复合水性涂料
2.4.1 石墨烯/水性聚酯纳米复合乳液
将真空脱水的聚醚多元醇(N210)和TDI反响制得聚酯预聚体，参加二羟甲基引进亲水羧基，加中和盐基化，参加氧化石墨烯水溶液、去离子水和乙二胺进行乳化反响，减压蒸馏出后，滴加维生素C溶液进行原位复原反响，得到石墨烯/水性聚酯纳米复合乳胶树脂。该乳胶树脂可运用于静电防护、防腐涂层、建筑涂料等范畴，本发明工艺简洁、环保、合适大规模出产。
2.4.2 石墨烯/TiO2复合材料改性水性聚酯抗菌涂料
纳米TiO2作为光催化纳米材料的一种，有抗菌灭菌效果，但它关于可见光吸收率较低，纳米粒子趋向于集合，大大降低了其灭菌效果。在含纳米TiO2抗菌涂猜中，引进5%以下的石墨烯，显着进步涂料对可见光吸收率，并加强纳米TiO2的光催化活性和抗菌、灭菌才能，使改性后的水性聚酯在抗菌灭菌归纳功用方面有很大进步。而且具有杰出的表面功用、耐水性和力学功用。
3 石墨烯/聚酯原位聚合的水性导电涂料
石墨烯比较传统的碳系导电填料(炭黑、石墨、碳纳米管、碳纤维等)具有愈加优异的导电性及机械功用。
用二元胺对氧化石墨烯进行基化改性，后用化学复原康复石墨烯的共导电系统，使用石墨烯表面的—NH与—NCO封端的水性聚酯原位聚合，制得含石墨烯的水性聚酯导电涂料。
该导电涂料具有防辐射、抗静电、防腐蚀、耐磨等特性，可用于高分子材料、金属材料、纺织材料表面等方面。
4 用溶胶-凝胶技能制备改性石墨烯/水性聚酯纳米复合涂料
中国科技大学Xin Wang等于2012年在《Surface& CoatingsTechnology》上宣布了他们的研讨论文：用溶胶-凝胶技能制备改性石墨烯/水性聚酯复合纳米涂料，分3部分：
(1)硅烷改性石墨烯纳米薄膜制备。用Hummers法制备氧化石墨烯(GO)，然后对GO水涣散体用化学复原成GNS，再用DCC(N,N'-二环己基碳化二亚胺)和3-基丙基三乙氧基硅烷(APTES)功用改性，用超声波涣散1h，在70 ℃下拌和反响24 h，经后处理得到APTES功用改性的石墨烯纳米膜f-GNS。
(2)硅烷APTES封端的水性聚酯(WPU)制备。用异佛尔酮二异酸酯(IPDI)、聚氧化丙二醇、一缩二乙二醇和三羟甲基混合多元醇组成PU预聚物，再和二羟甲基反响，然后加APTES反响，得到APTES封端的水性聚酯(WPU)，产率86.3%，数均分子量28600(GPC测定)。
(3)溶胶-凝胶技能制备f-GNS/WPU纳米复合涂料。凭借超声波将f-GNS粉末涣散在去离子水中制成悬浮液，将APTES封端的WPU参加其间一同混合，用调理pH值，制成f-GNS/WPU纳米复合涂料。
用1H-NMR、FTIR、XPS、GPC、AFM、HRTEM等表征了GO、f-GNS的结构，根本验证了图1所示的分子结构式与反响进程，及f-GNS/WPU纳米复合涂料产品结构和组成。纳米复合物中的T1、T2和T3代表了单、二和三替代的硅烷键合，证真实APTES封端的WPU和f-GNS相邻的硅氧烷分子之间缩聚反响，构成共价键。
5 结 语
5.1 石墨烯具有共同功用，研制热潮在全球突起
石墨烯是当今世界发现的“至薄”的晶体材料，厚度只要1个碳原子，也是“至坚”材料之一，并具有高导电性、高导热性。猜测在航空航天、世界勘探、海洋开发、国防工业、国民经济各方面具有不可估量的运用远景，研讨热潮在全球突起，国内也起步不俗，开展较快。
5.2 石墨烯在改性涂料功用方面展现了新的远景
对石墨烯在导电、防腐、阻燃、导热和高强度等功用涂猜中都具有十分诱人的潜在远景。
石墨烯与各种涂料树脂经过物理共混、原位聚合和溶胶-凝胶技能等法复合;或用偶联剂润饰，或选用原位聚合等工艺。这些工艺在改性水性涂猜中均证明可行，且功用改善显着。水性涂料经石墨烯改性，其功用有望“更上一层楼”，其进一步开展可期。
5.3 石墨烯改性涂料研制脚步初迈，要正确促进石墨烯出产及运用的开发热潮继续升温，但应镇定对待。
对出产厂商而言，石墨烯出产技能是否到达世界最先进，是否契合清洁文明出产工艺要求，本钱是否合理，有许多技能作业要做。石墨烯在涂猜中的运用，国内有不少研讨作业和专利宣布，开展势头较好，但不能说“已入胜境”。石墨烯和涂料树脂复合办法、助剂挑选、功用性改善，研制的空间都很大。国内宣布石墨烯改性水性涂料的作业和专利多是实验室效果，要到达有用并产业化，要更多投入，有许多研制作业要做。
石墨烯的时代，还远没有到来
2019-03-06 10:10:51
导读前不久，任正非在承受媒体采访时宣称，未来10至20年内会迸发一场技能，“我以为这个年代将来最大的推翻，是石墨烯年代推翻硅年代”，“现在芯片有极限宽度，硅的极限是七纳米，现已接近鸿沟了，石墨是技能前沿”。这儿说到的石墨烯，终究是何方神圣？它真的能带来推翻吗？扫描电镜下的石墨烯，显现出其碳原子组成的六边形结构。图片来历：Lawrence Berkley National Laboratory石墨烯——一种只需一个原子厚的二维碳膜——确实是种令人惊奇的材料。尽管姓名里带有石墨二字，但它既不依靠石墨储量也彻底不是石墨的特性：石墨烯导电性强、可弯折、机械强度好，看起来颇有未来奇特材料的风仪。假如再把它的潜在用处开个清单——维护涂层，通明可弯折电子元件，超大容量电容器，等等——那简直是改动国际的发明。连2010年诺贝尔物理学奖都颁发了它呢！其实就在2012年，因石墨烯而取得诺贝尔奖的康斯坦丁·诺沃肖洛夫（Konstantin Novoselov）和他的搭档曾经在《天然》上发表文章评论石墨烯的未来，两年来的开展也根本证明了他们的猜测。他以为作为一种材料，石墨烯“出路是光亮的、路途是曲折的”，尽管将来它或许能发挥严重效果，可是在战胜几个严重困难之前，这一场景还不会到来。更重要的是，考虑到工业更新的巨大本钱，石墨烯的优点或许不足以让它简略地代替现有的设备——它的真实远景，或许在于为它的共同特性量身定做的全新运用场合。
石墨烯终究是什么？
石墨烯是人们发现的第一种由单层原子构成的材料。碳原子之间彼此连接成六角网格。铅笔里用的石墨就适当于许多层石墨烯叠在一起，而碳纳米管就是石墨烯卷成了筒状。石墨、石墨烯、碳纳米管和球烯之间的联系。图片来历：enago.com由于碳原子之间化学键的特性，石墨烯很坚强：能够曲折到很大视点而不开裂，还能反抗很高的压力。而由于只需一层原子，电子的运动被约束在一个平面上，为它带来了全新的电学特点。石墨烯在可见光下通明，但不透气。这些特征使得它十分合适作为维护层和通明电子产品的质料。
可是合适归合适，真的做出来还没那么快。
问题之一：制备方法。
许多项研讨向咱们展示了石墨烯的惊人特征，但有一个圈套。这些美好的特性对样品质量要求十分高。要想取得电学和机械功能都最佳的石墨烯样品，需求最费时吃力费钱的手法：机械剥离法——用胶带粘到石墨上，手艺把石墨烯剥下来。诺沃肖洛夫团队捐赠给斯德哥尔摩的石墨、石墨烯和胶带。胶带上的签名“Andre Geim”就是和诺沃肖洛夫一起取得诺贝尔奖的人。图片来历：wikipedia尽管所需的设备和技能含量看起来都很低，但问题是成功率更低，弄点儿样品做研讨还能够，工业化出产？恶作剧。要论工业化，这手法毫无用处。哪怕你把握了全国际的石墨矿，一天又能剥下来几片……
当然现在咱们有了许多其他方法，能增加产值、降低本钱——费事是这些方法的产品质量又掉下去了。咱们有液相剥离法：把石墨或许相似的含碳材料放进表面张力超高的液体里，然后超声轰炸把石墨烯雪花炸下来。咱们有化学气相堆积法：让含碳的气体在铜表面上冷凝，构成的石墨烯薄层再剥下来。咱们还有直接成长法，在两层硅中间直接设法长出一层石墨烯来。还有化学氧化还原法，靠氧原子的刺进把石墨片层别离，如此等等。方法有许多，也各自有各自的适用范围，可是迄今为止还没有真的能合适工业化大规模推行出产的技能。
这些方法为什么做不出高质量的石墨烯？举个比如。尽管一片石墨烯的中心部分是完美的六元环，但在边际部分往往会被打乱，成为五元或七元环。这看起来没啥大不了的，可是化学气相堆积法发生的“一片”石墨烯并不真的是完好的、从一点上成长出来的一片。它其实是多个点一起成长发生的“多晶”，而没有方法能确保这多个点长出来的小片都能完好对齐。所以，这些变形环不光散布在边际，还存在于每“一片”这样做出来的石墨烯内部，成为结构缺点、简略开裂。更糟糕的是，石墨烯的这种开裂点不像多晶金属那样会自我愈合，而很或许要一向延伸下去。成果是整个石墨烯的强度要折半。材料是个费事的范畴，想鱼与熊掌兼得不是不或许，但必定没有那么快。显微镜下的一块石墨烯，伪色符号。每一“色块”代表一片石墨烯“单晶”。图片来历：Cornell.edu
问题之二：电学功能。
石墨烯一个有远景的方向是显现设备——触屏，电子纸，等等。可是现在而言石墨烯和金属电极的接触点电阻很难抵挡。诺沃肖洛夫估量这个问题能在十年之内处理。
可是为啥咱们不能爽性扔掉金属，全用石墨烯呢？这就是它在电子产品范畴里最丧命的问题。现代电子产品全部是建筑在半导体晶体管之上，而它有一个要害特点称为“带隙”：电子导电能带和非导电能带之间的区间。正由于有了这个区间，电流的活动才干有非对称性，电路才干有开和关两种状况——可是，石墨烯的导电功能真实太好了，它没有这个带隙，只能开不能关。只需电线没有逻辑电路是毫无用处的。所以要想靠石墨烯发明未来电子产品，代替硅基的晶体管，咱们有必要人工植入一个带隙——可是简略植入又会使石墨烯损失它的共同特点。现在针对这个范畴的研讨确实不少：多层复合材料，增加其他元素，改动结构等等；可是诺沃肖洛夫等人以为这个问题要真实处理，还要至少十年。
问题之三：环境危险。
石墨烯工业还有一个意想不到的费事：污染。石墨烯工业现在最老练的产品之一或许是所谓“氧化石墨烯纳米颗粒”，它很廉价，虽不能用来做电池、可弯折触屏等高端范畴，作为电子纸等用处却是适当不错；可是这东西对人体很或许是有毒的。有毒没关系，只需它老老实实呆在电子产品里，那就没有任何问题；可是前不久研讨者刚发现它在地表水里十分安稳、极易分散。尽管现在对它的 环境影响下断语还为时太早，但这确实是个潜在问题。
所以，石墨烯的命运终究怎么？
鉴于曩昔几个月里学界并无新的突破性发展，近来它的这波突发性“炽热”，恐怕本质上仍是本钱运转的炒作成果，应审慎对待。作为工业技能，石墨烯看起来还有许多未能战胜的困难。诺沃肖洛夫指出，现在石墨烯的运用仍是受限于材料出产，所以那些运用最初级最廉价石墨烯的产品（比如氧化石墨烯纳米颗粒），会最早问世，或许只需几年；可是那些依靠于高纯度石墨烯的产品或许还要数十年才干开发出来。关于它能否代替现有的产品线，诺沃肖洛夫仍然心存疑虑。
另一方面，假如商业范畴过度夸张其奇特之处，或许会导致石墨烯工业变成泡沫；一旦决裂，那么或许技能和工业的发展也无法解救它。科学作者菲利普·巴尔曾经在《卫报》上撰文《不要希望石墨烯带来奇观》，指出一切的材料都有其适用范围：钢坚固而沉重，木头简便但易腐，就算看似“全能”的塑料其实也是种种截然不同的高分子各显神通。石墨烯一定会发挥巨大的效果，可是没有理由以为它能成为奇观材料、改动整个国际。或许，用诺沃肖洛夫自己的话说：“石墨烯的真实潜能只需在全新的运用范畴里才干充沛展示：那些设计时就充沛考虑了这一材料特性的产品，而不是用来代替现有产品里的其他材料。” 至于眼下的可打印、可折叠电子产品，可折叠太阳能电池，和超级电容器等等新范畴能否发挥它的潜能，就让咱们平心静气拭目而待吧。
石墨烯发热
