石墨烯，這個在人們眼中比較生僻的名詞最近因為一條新聞“走紅”。報道稱，鑒于石墨烯所蘊含的無限應(yīng)用潛力，三星、蘋果和谷歌公司開始積累各種與石墨烯有關(guān)的專利，未來的競爭之戰(zhàn)已在實驗室打響。
三大巨頭公司的未雨綢繆不無道理。作為目前已知的世上最薄、最堅硬、導(dǎo)電性最好而且擁有強大靈活性的納米材料，石墨烯成為制造靈活顯示屏、可穿戴設(shè)備以及其他下一代電子設(shè)備的理想材料，未來在觸摸屏、傳感器、蓄電池等領(lǐng)域的應(yīng)用充滿了想象。比如，通過它制造出可彎曲的智能手表、可折疊成智能手機的平板電腦、15分鐘便充好電且續(xù)航能力達500公里的電動車蓄電池，等等。
“一場材料領(lǐng)域的‘革命’正在發(fā)生。”石墨烯的發(fā)現(xiàn)者、諾貝爾獎獲得者Andre Geim教授表示，預(yù)計三五年之內(nèi)，石墨烯在信息通信等領(lǐng)域?qū)⒂幸粋€驚奇的應(yīng)用。
“石墨烯時代”離我們還有多遠?石墨烯的推廣應(yīng)用又將給目前的產(chǎn)品帶來哪些顛覆性的改變？
應(yīng)用空間無限大巨頭著手“儲備”專利
石墨烯是最薄、比表面積最大、最強、最硬、熱導(dǎo)率最高、室溫下平均自由程最長、載流子遷移率最高的二維納米材料，具有獨特的隧道效應(yīng)、光學(xué)性質(zhì)、滲透性質(zhì)等特性。石墨烯材料可以廣泛應(yīng)用于鋰離子電池、超級電容器、太陽能電池、生物質(zhì)材料、傳感器、超高頻電子及光電子設(shè)備、藥物載體，同時可以用作觸摸屏、保護膜、選擇性過濾滲透膜等。
石墨烯因為其本身的特質(zhì)，很可能成為未來的神奇材料，并在硬件設(shè)計和制造業(yè)引起新一輪革命。由于它可以讓設(shè)備變得更薄更柔軟，彭博社認為它可能成為蘋果和三星的下一個戰(zhàn)場。2013年，歐委會通過決定，投資10億歐元、期限10年，啟動了歐盟未來新興技術(shù)石墨烯旗艦項目，旨在把石墨烯和相關(guān)層狀材料從實驗室?guī)肷鐣?，為歐洲諸多產(chǎn)業(yè)帶來一場革命，促進經(jīng)濟增長，創(chuàng)造就業(yè)機會。石墨烯旗艦項目由瑞典查爾姆斯理工大學(xué)牽頭、歐盟15個成員國的100多個研發(fā)團隊組成，其中包括4名諾貝爾獎得主。
目前，蘋果、三星和谷歌已經(jīng)在競爭收購，欲將這種材料用于移動和可穿戴設(shè)備中的相關(guān)知識產(chǎn)權(quán)都收入囊中。據(jù)預(yù)測，到2016年全球移動設(shè)備銷量將高達8470億美元，未來五年可穿戴設(shè)備的銷量將高達190億美元。掌握了石墨烯的開發(fā)技術(shù)就成為公司未來在電子設(shè)備市場發(fā)展的關(guān)鍵。
電池領(lǐng)域已有突破
清華大學(xué)廣東深圳研究生院近年來在石墨烯的基礎(chǔ)研究和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展探索方面取得了較大突破。該院院長康飛宇教授介紹，他的研究團隊主攻石墨烯在鎳鋅電池體系的應(yīng)用，主要瞄準(zhǔn)動力電池和新能源儲能電池兩個方面。目前實驗已經(jīng)取得很好的結(jié)果，正準(zhǔn)備申請美國、中國的專利技術(shù)。
“我們要研究一種‘綠色電池’，用來取代現(xiàn)在的鉛酸蓄電池。”康飛宇說，傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池具有污染、壽命短等缺點，新型鎳鋅電池的特點是便宜、耐用、安全、容量高，而且充電時間可以大大縮短，這對未來電動汽車的普及將是革命性的影響，因為15分鐘完成充電、續(xù)航500公里不是不可能的事，完全可以解決目前電動車推廣中遇到的電池這一核心難題。
石墨烯產(chǎn)業(yè)化正在進行
對于石墨烯的產(chǎn)業(yè)化，康飛宇教授認為“還在路上”。從近期來講，要重點解決低成本和規(guī)?；a(chǎn)這兩大問題。康飛宇說，低成本預(yù)計明年便可實現(xiàn)。石墨烯目前的價格貴過黃金，最便宜的也要500元/克，但一年之后，就可以降到50元/克，再過兩年，可能就降到1～5元/克的“白菜價”。在工業(yè)化方面，目前通過天然石墨剝層等技術(shù)，石墨烯的生產(chǎn)已經(jīng)接近量產(chǎn)的水平，未來兩三年內(nèi)，便可大規(guī)模應(yīng)用在電池、導(dǎo)電、導(dǎo)熱等材料領(lǐng)域，替代現(xiàn)有的材料。實驗室關(guān)于這些方面的應(yīng)用已經(jīng)做得很好，正往規(guī)?；瘧?yīng)用發(fā)展。從遠期來講，在觸摸屏、傳感器等器械上的大規(guī)模應(yīng)用還需要三到五年時間，目前這方面的研究仍停留在實驗室階段。
國內(nèi)專利申請數(shù)占全球一半
2004年，Andre Geim教授和他的學(xué)生發(fā)現(xiàn)石墨烯，到2010年兩人因此獲得諾貝爾獎，只有6年時間。之后，世界范圍內(nèi)對它的研究、應(yīng)用、投資快速升溫。歐盟石墨烯旗艦項目總協(xié)調(diào)人Jari Kinaret教授用“熱火朝天”來形容目前中國人對石墨烯的研發(fā)。據(jù)他了解，世界各國對于專利申請的門檻不一，單從數(shù)量上講，中國大陸申請石墨烯技術(shù)的專利占到了全球的50%以上。
微信二維碼
