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机械强度是世界上最好钢材的100倍;有最快的电子迁移率。按照之前新闻做出的总结,充电只需7秒钟,即可续航35公里——
神奇石墨烯
作者:吴博峰
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■吴博峰
  近来,有一个名词频繁地出现在各大媒体上。
  它的机械强度是世界上最好钢材的100倍;它有着最快的电子迁移率,如果用于信号传输,几秒内就可以传完两张蓝光DVD的容量;同时它还具备已知材料中极佳的电化学储能特性……
  它就是石墨烯。
  石墨烯实际上是从石墨材料中剥离出来、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。
  这一横空出世的新材料到底神奇在哪儿?而它又能给我们的生活带来怎样的变化?
石墨烯是什么?
  去年12月,《中国消费者报》从中科院上海硅酸盐所获悉,该所科学家已研制出一种高性能超级电容器电极材料——氮掺杂有序介孔石墨烯。该材料可用作电动车的“超强电池”:充电只需7秒钟,即可续航35公里。
  消息一出,人们不禁要问:“石墨烯到底是什么?”
  石墨烯首次出现,还要追溯到2004年。当时,英国两位科学家安德烈·杰姆和克斯特亚·诺沃塞洛夫发现,他们能用一种方法得到越来越薄的石墨薄片。尔后,他们从石墨中剥离出石墨片,然后将薄片的两面黏在一种特殊的胶带上,撕开胶带,就能把石墨片一分为二。不断地循环反复,于是薄片越来越薄。最后,他们得到了仅由一层碳原子构成的薄片,这就是石墨烯。
  也正是因此,这两位科学家获得了2010年的诺贝尔物理学奖。
  此后,制备石墨烯的新方法层出不穷,关于石墨烯的“神奇”性质也层出不穷。安德烈·杰姆曾公开表示,石墨烯并不仅仅只有一种用途,它甚至并不只是一种材料,它的种类繁多,其用途之广泛可与塑料相媲美。“石墨烯是迄今为止自然界最薄、强度最高的材料,它可以被无限拉伸,弯曲到很大角度不断裂,还可以抵抗很高的压力。它具有导电率高,化学结构又十分稳定的特性,是一种用于移动电池很理想的电极材料。”北京八中物理教师李沛对《中国消费者报》说道。
石墨烯从实验室走进生活
  去年10月,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、石墨烯电热服装等20余种石墨烯产品推出。应该说,石墨烯已经开始从实验室走进人们的生活。
  一直以来,智能手机的续航能力始终是最大短板。据《中国消费者报》了解,有关部门研发的石墨烯新型锂电子电池,将大大缩短充电时间,手机几分钟就能完成充电。
  2015年10月23日,华为宣布与英国曼彻斯特大学国家石墨烯研究院合作,研究如何将石墨烯领域的突破性成果应用于消费电子产品和移动通信设备。
  李沛表示,可以预想,智能手机若辅以石墨烯材质,其结果等于未来手机将更加超薄、超轻,甚至可以变形弯曲。
  此外,石墨烯另一个奇特之处在于超强吸附性,科学家正在研究用它做过滤装置,用于海水淡化、污水处理等领域;它又几乎是完全透明的,具有非常好的透光性,适合作为透明电子产品原料。
  其实,让人感到惊奇的还远不止这些。
  新能源汽车推广长达5年,虽然2015年有了较为明显的增长,但离2015年累计产销量达50万辆的预期目标仍差距巨大。“若续航里程问题不解决,纯电动车离真正被消费者认可就还有一定距离,很多消费者正是因不能开车出远门而放弃购买新能源汽车,电动车续航里程的多少对新能源汽车产业发展有着重要的影响。”国家科技部 863计划电动汽车重大科技专项特聘专家王秉刚在接受《中国消费者报》采访时回答道。
  而石墨烯超级电池的出现,可能彻底摆脱现有的充电问题。
  江淮新能源汽车北京天通瑞汽车4S店销售员张然表示,用石墨烯充电可以减少充电时间,也可以大范围减少充电站和充电桩的需求。如果电池材料的进步可以使电动车有一个“质”的飞跃,对于纯电动车的普及,作用不言而喻。
石墨烯投资板块价值凸显
  产业尚未成熟、概念炒作先行,这样的炒作路径在A股市场上早已屡见不鲜,去年风靡市场的新能源汽车和充电桩就是最好的例子。
  在产业化还未大规模启动之前,资金对石墨烯板块的炒作已持续多年。虽然针对石墨烯的技术研发和推广应用整体仍在初期阶段,但任何进展和动静都能挑动资本市场的巨大热情。
  据不完全统计,仅2015年内就分别有中泰化学、西藏城投、华丽家族、德尔未来等10多家上市公司发布类似公告,石墨烯相关业务进展也继续充当股价推手。
  2105年6月和8月两个月份,对很多股民而言注定是一场噩梦。期间,几乎所有板块全军覆没。之后,在大盘反弹过程中,石墨烯板块在这轮股市调整中倍受资本市场热捧,强势程度远超大盘,抗跌能力远强于同类型新材料、新科技股票。“自2013年1月以来,大盘指数上涨最大幅度150%,而石墨板块指数上涨最大320%,烯碳新材最高涨幅430%;即便是经历了股灾,该指数目前的年内涨幅也将近70%。在新材料行业里属于抗跌型,稳健型股票。”民生证券客户经理卢琛琛在接受《中国消费者报》采访时表达了对石墨烯板块的乐观。
  众所周知,证券市场的利好和稳定离不开国家政策的大力支持。2015年11月30日,工信部、发改委、科技部联合印发《关于加快石墨烯产业创新发展的若干意见》。《意见》提出:到2020年,形成完善的石墨烯产业体系,实现石墨烯材料标准化、系列化和低成本化,掌握一批核心应用技术,在多领域实现规模化应用,形成若干家具有核心竞争力的石墨烯企业。
  一个月后,这样的利好接踵而至。工信部于2015年年末批复关于支持筹建中国石墨产业发展联盟时提出,要以保护和合理开发利用石墨资源、加快石墨材料产业化进程和构建完善石墨上下游产业链为宗旨。
  卢琛琛表示,这些举措可以认定为石墨烯产业规划的顶层设计,意义非凡,在政府大力推广下,对石墨烯企业发展有着重要的意义。
  业绩是最好的证明。以去年为例,6月份,中国国际石墨烯展览会在上海举行;在10月石墨烯创新大会召开前几日,中国宝安、东旭光电、方大炭素等出现不同幅度上涨。
  据了解,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%,具备发展石墨烯产业的资源基础。截至目前,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。
  不过,石墨烯作为一种新材料,要一举走向市场,其发展过程依然任重而道远。
  李沛表示,要实现石墨烯商业化,需要生产出低成本、高品质的石墨烯成品。但制出这种石墨烯并非易事。技术层面上还有很多挑战,批量化或大尺寸生产都还需要解决一些问题。目前石墨烯行业缺乏国家标准、行业标准和企业标准,对石墨烯的质量、制备工艺、检测设备和方法等,都没有科学统一的说法。而这将成为阻碍其市场化发展的主要原因。

  

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