从被比喻为最接近科幻名作《三体》“二向箔”的神秘物质，到被预言能改变21世纪的“神奇材料”，石墨烯正从实验室走进百姓生活。现在，它又将站在“风口”上，迎来发展的“春天”：中国“十三五”规划建议明确提出将加快突破新材料等领域核心技术。工信部等部委也于近日联合发文，提出要将石墨烯产业打造成先导产业。
这一“横空出世”的新材料到底神奇在哪里能给我们的生活带来怎样的变化何时才能迎来属于它的大时代，带着这些思考深入基层，揭开石墨烯的神秘面纱。
石墨烯为何方神圣
11月20日，工信部、国家发改委和科技部联合发布《关于加快石墨烯产业创新发展的若干意见》，提出将石墨烯产业打造成先导产业，逐渐实现石墨烯材料在部分工业产品和民生消费品上的产业化应用。并提出到2020年，形成完善的石墨烯产业体系。
备受重视，身负使命的石墨烯，到底是何方神圣
石墨烯，实际就是从石墨中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。铅笔芯用的石墨就相当于无数层石墨烯叠在一起。
听起来稀松平常的石墨烯，却有诸多独一无二的特性。通俗来说，目前自然界中，这东西最薄、最结实，导电性极好，在工业领域中几乎无所不能。
石墨烯有多薄厚度仅为普通纸张的十万分之一。记者在常州江南石墨烯研究院看到，在展示时，石墨烯片只能附着在塑料薄膜上，覆盖处的颜色明显深一些。
石墨烯的发现者、2010年诺贝尔物理学奖获得者安德烈·海姆这样描述石墨烯：可以被无限拉伸，弯曲到很大角度不断裂，可以抵抗很高的压力，同时还有着非同寻常的导热性和导电性。
“石墨烯电阻率极低，电子能在其中极为高效地移动，这使得石墨烯有非常好的导电性。”中国科学院院士、中国科学院金属研究所研究员成会明说，如果将石墨烯与电子元件、电子设备进一步结合使用，可以增强储电设备的储电率，提高储电性能。
虽然只有一个原子的厚度，但石墨烯却是非常强韧的材料。通俗地讲，它强过钻石，“秒杀”钢铁。同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20％。如果用一个平方米的石墨烯做成吊床，本身重量不足1毫克，可以承受1公斤的重物。
石墨烯还具有“针插不进、水泼不进”的零渗透特性。如果给船体涂上石墨烯涂层，就好像穿上防腐“铠甲”；如果发生化学品火灾，一张石墨烯薄膜可以把火灭掉。
石墨烯的惊奇之处还远不止此。1克重的石墨烯展开后面积为2630平方米！“这么大的比表面积（物理用词：1克固体拥有的总表面积）使其拥有超强的吸附性，我们正在研究用它做过滤装置，用于海水淡化、污水处理等领域。”青岛赛瑞达电子装备股份有限公司董事长宋立禄接受记者采访时说。
为了研究石墨烯，科学家们历经艰辛。当初在实验室获得的石墨烯片价值超过最珍贵的钻石。“100平方纳米的石墨烯，就要几千欧元，肉眼都看不见。”江南石墨烯研究院副院长董国材说，经过不断探索，制备石墨烯的新方法层出不穷，工业化生产石墨烯已经成功。
现在，江苏常州已有一个国家级的石墨烯产业基地，聚集着50多家企业，这里的石墨烯技术具备国际一流水平。石墨烯成本价也因批量生产大大降了下来，目前1平方米石墨烯片价格在300元左右。
与生产生活接轨，“烯”望无限
随着科研发展，目前，石墨烯系列产品开始走入百姓生活。不久前在青岛举办的2015中国国际石墨烯创新大会上，石墨烯理疗、保暖产品、LED用高导热石墨烯复合材料、石墨烯防弹材料等20余种石墨烯产品全新推出。
青岛华高墨烯科技有限公司董事长施建新向记者介绍，利用石墨烯特性研发的新型防弹衣，防弹插板只需17毫米就能达到甚至超过传统产品的防弹效果，重量还可减轻20％。
“利用石墨烯良好的导电性、散热性和材质坚固性，我们研发了石墨烯导静电轮胎，目前主要用于特种车辆和装有易燃易爆等危险品的车辆。”施建新说，导静电轮胎可以避免普通轮胎与地面摩擦产生的静电，从而避免装有易爆品等危险品的车辆发生爆炸。
在石墨烯的诸多应用中，最受普通大众关注和期待的，是它改变手机等电子设备产品功能的可能性。
智能手机刚出现的时候，长时间通话、玩游戏，手机就会发烫。如今这一问题基本解决－－因为石墨烯材料极好的导热性得到了应用。常州市碳元科技公司近年来生产出石墨烯导热材料，迅速被应用在智能手机上，成为小米等手机的大客户。公司销售额在3年内从600万元“爆发式”增至2亿元以上。
智能手机触控屏的性能提升将直观地改善用户操作体验。上个月，常州二维碳素科技公司推出了全球首款石墨烯压力触控传感器，这一技术应用于智能移动终端电子产品上，可实现多级按压感应、轻按、轻击、指甲敲击、壳体振动等多项功能。二维碳素科技公司周振义副总裁表示，这一技术充分利用了石墨烯高柔韧性、高灵敏度性等特点，改变了石墨烯一度只是简单替代传统材料的局面，为软硬件设计提供了充分想象空间。
值得一提的是，中国科学院重庆绿色智能技术研究院已成功制备出国内首片15英寸单层石墨烯触摸屏，并正在开发系列基于石墨烯的柔性传感器件。今后手机、电脑的显示屏将超薄、超轻，可弯曲。
石墨烯另一个备受期待的贡献就是改进锂电池性能。成会明说，简单讲，在锂电池中加入石墨烯复合导电粉末，充电更快、容量更大、寿命更长。这有望让手机“秒冲”、电动汽车告别几小时充电成为现实。
被科学家预言将“彻底改变21世纪”的石墨烯，还有什么令人期待
根据此次三部门印发的《意见》，未来，石墨烯将在航空航天、武器装备、重大基础设施，以及新能源、新能源汽车、节能环保、电子信息等领域有广泛应用。而石墨烯薄膜、石墨烯功能纤维的穿戴产品的开发，也让这一新材料更好地服务民生。
发展路线渐明 石墨烯时代还有多远
目前，石墨烯产业已被纳入国家战略布局。《中国制造2025》选择10大优势和战略产业实现重点突破，在首个重点领域技术路线图中，石墨烯材料成为前沿新材料的四大重点之一。“十三五”新能源汽车重点专项，也将石墨烯等新材料列为重点发展领域。
值得关注的是，中国本身就有生产石墨烯的独特优势。据统计，我国石墨矿储量占到世界总储量的75％，生产量约占世界总产量70％。目前，我国石墨烯企业已超过百家，并在常州、无锡、青岛、深圳等地形成产业集群。
业界普遍认为，经过自主系统研发，生产技术、工艺装备和产品质量取得重大突破，我国石墨烯材料在储能器件、改性材料、智能穿戴等产品上的应用效果逐步显现，产业化步伐明显加快。我国石墨烯材料正处于从实验室走向产业化的关键时期。
把石墨烯产业打造成先导产业，国家政策指明了石墨烯产业的发展路线。业内人士认为，政策利好不断释放，石墨烯产业的发展将真正迎来春天。“2015年是我国石墨烯产业发展元年”，中国石墨烯产业技术创新战略联盟秘书长李义春说。
前景美好，“烯”望无限，但不得不承认，我国石墨烯产业发展仍有诸多短板亟待补齐。
中科院院士、北京大学[微博]教授刘忠范说，要实现石墨烯的“明星”应用，需要生产出低成本、高品质的石墨烯成品。“但业内人都知道，要制出这种石墨烯并非易事。我们在技术层面还有很多挑战，批量化或大尺寸生产都还没能克服”。
一些业内人士指出，欧盟在2013年初对石墨烯作为“未来新兴旗舰技术项目”给予10亿欧元的资助，这是欧盟历史上最大的投资。而我们的投资力度还较弱，目前据公开资料还暂无政府性的石墨烯专项投资。即使是企业类投资，最大的一笔也不过5亿元。
而且，我国的石墨烯高端专业研发人才缺乏，研究力量也较为分散，亟须建立一条完整的石墨烯研发、生产、应用的全产业链，优化研究和产业化生产环境，强化分工合作共同对石墨烯的应用市场进行培育与开拓。
此外，虽然石墨烯研究应用发展迅猛，但石墨烯的研究单位和企业在石墨烯的定义、性能、制备方法等行业技术核心问题上尚未形成共识，石墨烯标准尚需进一步规范。
青岛高新区节能技术与新材料事业部部长张志强等表示，石墨烯产业必须避免当年纳米技术那样一哄而上的局面，需要整个资源进行创新布局，形成聚合效应。
施建新等业内人士也认为，国家应抬高石墨烯企业的准入门槛。治理、关停一批规模小、技术落后、污染严重的企业，将优质石墨烯资源配置给有实力、有技术、有社会责任的企业，做大做强高科技龙头企业集团。
看来，石墨烯大时代的到来，除了期待还需努力！
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文章来源：新华网
