最近的材料科學(xué)界，因?yàn)槭┡c一家中國(guó)企業(yè)華為的結(jié)合，變得熱鬧非凡。

自12年前首次被人工制出，將在電子信息、新材料、新能源、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域顯現(xiàn)廣闊應(yīng)用前景的石墨烯帶入工業(yè)化生產(chǎn)領(lǐng)域，成了全球的努力目標(biāo)。

因此，當(dāng)華為中央研究院瓦特實(shí)驗(yàn)室于第57屆日本電池大會(huì)上宣布“推出業(yè)界首個(gè)高溫長(zhǎng)壽命石墨烯基鋰離子電池”時(shí)，國(guó)內(nèi)一片沸騰。盡管后來(lái)的事實(shí)表明，此“石墨烯基電池”非“石墨烯電池”，但絲毫不影響人們對(duì)華為在石墨烯領(lǐng)域取得突破的期待。

石墨烯電池是“泡泡”嗎

自2015年10月23日華為與英國(guó)曼徹斯特大學(xué)達(dá)成石墨烯應(yīng)用研究項(xiàng)目后，大家就期待著華為推出“顛覆性”成果，但是誰(shuí)都明白，沒(méi)那么容易。

實(shí)際上，華為在日本電池大會(huì)上宣布的是“石墨烯助力的高溫鋰離子電池”的創(chuàng)新，研究成果來(lái)自以突破關(guān)鍵技術(shù)、提升現(xiàn)有鋰電池的性能天花板為目標(biāo)的瓦特實(shí)驗(yàn)室，而非來(lái)自曼徹斯特大學(xué)的應(yīng)用研究項(xiàng)目。

根據(jù)華為瓦特實(shí)驗(yàn)室首席科學(xué)家李陽(yáng)興的解釋?zhuān)A為此次推出的計(jì)劃用于沙漠、陽(yáng)光直曬等高溫極端環(huán)境的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)基站，高溫電池中，石墨烯起到的作用是高效散熱，而非電池的正極或負(fù)極材料。

據(jù)了解，在該高溫電池中，石墨烯主要配合正負(fù)極，在電極材料內(nèi)部搭建了一個(gè)導(dǎo)電導(dǎo)熱的腳手架，降低了內(nèi)阻，提升了散熱。好比混凝土中加入鋼筋來(lái)增加強(qiáng)度，味精加到菜里提升味道，石墨烯配合正負(fù)極材料，將儲(chǔ)能功能發(fā)揮更好。

盡管這不是石墨烯電池，但據(jù)華為提供的信息，這款新電池的性能已可秒殺目前市面上的大部分鋰電池，“實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，以石墨烯為基礎(chǔ)的新型耐高溫技術(shù)可將鋰離子電池上限使用溫度提高10℃，使用壽命是普通鋰離子電池的2倍。”

華為的高溫電池讓人們對(duì)石墨烯電池又有了新的向往，石墨烯電池在大眾、媒體的眼中已經(jīng)是“超級(jí)電池”般的存在，但某新能源企業(yè)市場(chǎng)總監(jiān)吳曉汶說(shuō)：“石墨烯電池到現(xiàn)在也沒(méi)嚴(yán)格的定義。在別的方向我不敢下結(jié)論，在電池領(lǐng)域，尤其是鋰電池方向，‘石墨烯電池’，基本還屬于妄想。”

關(guān)于石墨烯電池取得的進(jìn)展不計(jì)其數(shù)，其中不乏聲稱(chēng)即將開(kāi)發(fā)出成型產(chǎn)品，甚至已經(jīng)有了成型產(chǎn)品，但隨后就沒(méi)有了下文。吳曉汶表示，采用石墨烯作為電池材料，無(wú)論是成本，還是工藝，目前仍有許多內(nèi)在以及外在的問(wèn)題需要解決，也正因此，石墨烯電池?zé)o數(shù)次面世,又無(wú)數(shù)次不見(jiàn)蹤影。

石墨烯產(chǎn)業(yè)有望進(jìn)入井噴期

盡管石墨烯電池不被看好，但它在其他領(lǐng)域的應(yīng)用前景值得期待。

例如，石墨烯材料對(duì)手機(jī)意義重大，如果手機(jī)大量采用石墨烯技術(shù)，意味著一場(chǎng)如同智能機(jī)對(duì)功能機(jī)替代的革命。

據(jù)業(yè)界展望，如果手機(jī)芯片使用石墨烯材料制造，性能大幅提升的同時(shí)功耗將大幅下降;如果將石墨烯用于手機(jī)電池的兩極，續(xù)航能力將是普通電池的十多倍，智能手機(jī)一天一充將成為歷史;如果用石墨烯制作電容裝置，它的充放電速度是鋰電池100倍—1000倍，幾分鐘就能完成智能手機(jī)充電;石墨烯具有輕、薄、幾乎完全透光、強(qiáng)度大、柔韌性好等特點(diǎn)，若能用在手機(jī)上，我們將能夠用上卷起的柔性屏幕。

雖然這一切僅僅是想象，但業(yè)界領(lǐng)袖型企業(yè)無(wú)不對(duì)石墨烯技術(shù)全力投入。

2014年，任正非在接受媒體采訪時(shí)聲稱(chēng)，未來(lái)10至20年內(nèi)會(huì)爆發(fā)一場(chǎng)技術(shù)革命，“我認(rèn)為這個(gè)時(shí)代將來(lái)最大的顛覆，是石墨烯時(shí)代顛覆硅時(shí)代”，“現(xiàn)在芯片有極限寬度，硅的極限是七納米，已經(jīng)臨近邊界了，石墨是技術(shù)革命前沿。可以預(yù)見(jiàn)的未來(lái)10到20年，這才是真正的變革。”

不僅僅是華為，三星、蘋(píng)果、諾基亞在石墨烯領(lǐng)域激烈競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)愈演愈烈，諾基亞取得專(zhuān)利的最引人矚目的一項(xiàng)應(yīng)用就是使用石墨烯制作高性能超薄相機(jī)傳感器(石墨烯對(duì)光線搜索的敏感度超過(guò)現(xiàn)在攝像機(jī)所使用的成像傳感器千倍)。

在今年的世界移動(dòng)大會(huì)石墨烯峰會(huì)上，代表全球通信運(yùn)營(yíng)商權(quán)益的全球貿(mào)易協(xié)會(huì)GSMA負(fù)責(zé)人說(shuō)：“目前全球石墨烯年產(chǎn)能已達(dá)到百?lài)嵓?jí)，GSMA聯(lián)盟預(yù)計(jì)，未來(lái)五年到十年，石墨烯年產(chǎn)能將達(dá)到千噸級(jí)。到2020年，石墨烯產(chǎn)業(yè)化規(guī)模將取得突破。其中，新能源市場(chǎng)規(guī)模將突破534億元，復(fù)合材料市場(chǎng)規(guī)模將突破372億元，電子信息行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模將突破267億元。”

中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟今年7月發(fā)布的《2016全球石墨烯產(chǎn)業(yè)研究報(bào)告》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《報(bào)告》)中稱(chēng)，石墨烯研發(fā)成果轉(zhuǎn)化與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展迅速，截至目前，相當(dāng)數(shù)量的研發(fā)項(xiàng)目已經(jīng)順利完成并進(jìn)入商業(yè)化準(zhǔn)備期，石墨烯產(chǎn)業(yè)有望進(jìn)入井噴發(fā)展期。

中國(guó)正處于石墨烯“淘金”熱潮

中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟預(yù)測(cè)，石墨烯產(chǎn)業(yè)目前還處于初級(jí)階段，預(yù)計(jì)到2020年，全球石墨烯才形成完整產(chǎn)業(yè)鏈，市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)1000億元，中國(guó)占比達(dá)50%至80%，將在全球石墨烯行業(yè)中起到主導(dǎo)和核心作用。

從2011年起，中國(guó)學(xué)者發(fā)表的石墨烯相關(guān)學(xué)術(shù)論文已居世界首位，中國(guó)申請(qǐng)的石墨烯專(zhuān)利已占到全球總數(shù)的40%。同時(shí)，中國(guó)也在引領(lǐng)著石墨烯材料的產(chǎn)業(yè)化運(yùn)動(dòng)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前國(guó)內(nèi)有300余家企業(yè)從事石墨烯產(chǎn)品和生產(chǎn)設(shè)備開(kāi)發(fā)，主要集中在石墨烯原材料、鋰離子電池導(dǎo)電添加劑、超級(jí)電容器、防腐涂料、電加熱和健康器材、觸摸屏等領(lǐng)域。

但是，中關(guān)村石墨烯產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟理事長(zhǎng)、中國(guó)科學(xué)院院士、北京大學(xué)納米科學(xué)與技術(shù)研究中心主任劉忠范院士不止在一個(gè)場(chǎng)合表達(dá)了他對(duì)國(guó)內(nèi)石墨烯行業(yè)“烯流滾滾”的擔(dān)憂，在他看來(lái)，石墨烯擁有光明的未來(lái)，但眼下我們更需要耐心和堅(jiān)持，需要踏踏實(shí)實(shí)的努力。

劉忠范院士在12月8日召開(kāi)的中國(guó)國(guó)際碳材料大會(huì)上坦言：“我國(guó)雖然擁有最龐大的石墨烯研發(fā)隊(duì)伍，但研發(fā)力量還相對(duì)分散，小作坊式的無(wú)序發(fā)展成為目前石墨烯產(chǎn)業(yè)的主要特點(diǎn)。而產(chǎn)業(yè)園區(qū)的建設(shè)也顯得盲目冒進(jìn)，簡(jiǎn)單重復(fù)比較多。”

中國(guó)正處在石墨烯淘金熱之中，全國(guó)各地都在建設(shè)石墨烯產(chǎn)業(yè)園。劉忠范院士9月12日在第五屆中國(guó)科技政策論壇的主旨報(bào)告中提供的數(shù)據(jù)顯示，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，這種打著石墨烯旗號(hào)的產(chǎn)業(yè)園接近20個(gè)，有發(fā)達(dá)地區(qū)，也有欠發(fā)達(dá)地區(qū)，堪稱(chēng)一場(chǎng)石墨烯產(chǎn)業(yè)化運(yùn)動(dòng)。

“盡管我國(guó)石墨烯市場(chǎng)熱度很高，但整體來(lái)講只重視低端產(chǎn)出，輕視對(duì)未來(lái)石墨烯產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)的關(guān)注。”劉忠范強(qiáng)調(diào)，由于研發(fā)合作能力不足，關(guān)鍵制備技術(shù)沒(méi)有得到解決，整體開(kāi)發(fā)與應(yīng)用水平處于低端化，制約了石墨烯在更多領(lǐng)域的應(yīng)用。

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