材料,、能源和信息技術(shù)被譽(yù)為當(dāng)代文明的三大支柱,,而新材料石墨烯跟這三者均息息相關(guān)。自2004年被成功從石墨分離出來后,,石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,,目前美歐韓均在搶占這一戰(zhàn)略制高點(diǎn)。
石墨烯可謂“材料之王”,、“材料之最”,。它是人類已知的強(qiáng)度最高、韌性最好,、重量最輕,、透光率最高、導(dǎo)電性能最好的材料,,在未來可廣泛運(yùn)用于新能源,、新一代信息技術(shù)、復(fù)合材料,、生物醫(yī)藥和節(jié)能環(huán)保等多個(gè)領(lǐng)域,。
深圳國(guó)創(chuàng)新能源研究院院長(zhǎng)、國(guó)家“千人計(jì)劃”專家茆勝說,石墨烯目前已知的運(yùn)用價(jià)值主要體現(xiàn)在五個(gè)領(lǐng)域:儲(chǔ)能技術(shù),、柔性顯示器,、高精度傳感器、快速導(dǎo)熱導(dǎo)電技術(shù)以及阻隔滲透技術(shù),。
比如,,在儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域,使用石墨烯有望制造出超級(jí)電池和超級(jí)電容器,。據(jù)西班牙《世界報(bào)》去年年底報(bào)道,,西班牙一家公司已經(jīng)研制出世界上首例石墨烯聚合材料電池,8分鐘的充電時(shí)間可以讓電動(dòng)車?yán)m(xù)航1000公里,。
在電子消費(fèi)品領(lǐng)域,,石墨烯可以制造出柔性顯示設(shè)備,大幅運(yùn)用于將來的可穿戴設(shè)備上,,韓國(guó)電子巨頭三星目前正在抓緊該領(lǐng)域的研究,,以求在下一代移動(dòng)設(shè)備的競(jìng)爭(zhēng)中奪得先機(jī)。
在阻隔滲透領(lǐng)域,,去年一個(gè)中英合作項(xiàng)目發(fā)現(xiàn)氧化石墨烯薄膜具有“快速精密篩選離子”的性能,,可以高效率地過濾海水中的鹽分,這意味著制造一個(gè)幾分鐘內(nèi)可將一杯海水淡化成飲用水的過濾裝置有望成為現(xiàn)實(shí),。
值得一提的是,,石墨烯在軍工領(lǐng)域也有廣闊的運(yùn)用前景,幾乎所有“上天入�,!钡能姽ぎa(chǎn)品都可用石墨烯改進(jìn)性能,。通過添加石墨烯,江蘇一家公司已經(jīng)可以生產(chǎn)出高強(qiáng)度防腐涂料,,可運(yùn)用于我軍艦艇和海上項(xiàng)目上,。
清華大學(xué)深圳研究生院院長(zhǎng)、碳材料專家康飛宇說,,石墨烯特殊的聲光學(xué)性能,,可運(yùn)用于隱身材料上,超輕防彈衣,,制造高能炸藥,,其柔性顯示可用于未來的單兵作戰(zhàn)系統(tǒng),頭盔,、衣服,、手套和襪子等都可以與之相結(jié)合,并可用石墨烯開發(fā)出快速的人體,、水質(zhì)和食品檢測(cè)工具等等,。
由于石墨烯具有的優(yōu)異性能,,世界上主要國(guó)家和大企業(yè)均對(duì)其高度重視,,紛紛出臺(tái)計(jì)劃或支持措施,,扶持石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展,期望在石墨烯帶來的材料革命來臨之前,,搶占這一戰(zhàn)略制高點(diǎn),。
2013年1月,歐盟委員會(huì)將石墨烯列為未來新興技術(shù)旗艦項(xiàng)目之一,,計(jì)劃十年提供10億歐元資助,,將石墨烯研究提升至戰(zhàn)略高度。英國(guó)已經(jīng)至少投入了7000萬英鎊資助石墨烯研究項(xiàng)目,,受益單位包括劍橋大學(xué)和全球最大軍火商英國(guó)BAE系統(tǒng)公司,。英國(guó)還建立了有望領(lǐng)先世界的國(guó)家石墨烯研究所。
相關(guān)資料顯示,,2002年-2013年,,美國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金會(huì)關(guān)于石墨烯的資助達(dá)到500項(xiàng),投入經(jīng)費(fèi)3310多萬美元,。同時(shí),,美國(guó)國(guó)防部及其下屬機(jī)構(gòu)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃署開展多項(xiàng)石墨烯研究項(xiàng)目,重點(diǎn)開發(fā)更輕,、更小,、更快和更高頻的電子器件。
而在東亞的韓國(guó),,2012年-2018年,,韓國(guó)原知識(shí)經(jīng)濟(jì)部預(yù)計(jì)將向石墨烯領(lǐng)域提供2.5億美元的資助。2013年,,韓國(guó)產(chǎn)業(yè)通商資源部宣布,,包括韓國(guó)科學(xué)技術(shù)院在內(nèi)的41家研究機(jī)構(gòu)將與6家企業(yè)形成石墨烯聯(lián)盟,在聚焦領(lǐng)域由特定的企業(yè)或研究機(jī)構(gòu)牽頭完成相關(guān)項(xiàng)目,。
業(yè)內(nèi)人士表示,,石墨烯研究是我國(guó)位于世界前列的科技領(lǐng)域之一,與國(guó)際先進(jìn)水平相比具有起步較早,、發(fā)展快速,、水平相當(dāng)、部分領(lǐng)先等特點(diǎn),。我國(guó)正面臨難得的歷史性機(jī)遇,,將有可能在石墨烯領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)“彎道超車”,變追趕為引領(lǐng),,為我國(guó)從制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)提供保障,。
首先,中國(guó)具備發(fā)展石墨烯產(chǎn)業(yè)得天獨(dú)厚的條件。據(jù)統(tǒng)計(jì),,我國(guó)石墨礦儲(chǔ)量占世界總儲(chǔ)量的75%,,產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的72%,是我國(guó)少有的幾種具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的礦產(chǎn)之一,。
其次,,我國(guó)文獻(xiàn)發(fā)表量和專利數(shù)量都已經(jīng)位居全球首位,在石墨烯研究領(lǐng)域正和發(fā)達(dá)國(guó)家一樣處于起跑階段,。
最后,,在產(chǎn)業(yè)發(fā)展層面,目前國(guó)內(nèi)骨干研究人員大都有國(guó)際石墨烯機(jī)構(gòu)研究經(jīng)歷,,我國(guó)在石墨烯制備,、手機(jī)觸摸屏、鋰離子電池以及復(fù)合材料等領(lǐng)域都取得了一定的研究成果,,在一些領(lǐng)域處于國(guó)際先進(jìn)水平,。