一起來看“萬能”石墨烯電池的進擊

　　10月29日，來自英國曼徹斯特大學(xué)的安德烈·蓋姆（Andre Geim）在中國青島舉辦的“2015中國國際石墨烯創(chuàng)新大會”上受到明星一般的歡迎。他的名字，如今與“萬能材料”石墨烯一樣出名。

　　作為2010年諾貝爾物理獎獲得者、石墨烯的第一位發(fā)現(xiàn)者，當他從一家中國企業(yè)手中接過一款創(chuàng)新產(chǎn)品——石墨烯護腰的時候，他原本略顯嚴肅的嘴角上，露出一絲不明顯但又意味深長的微笑。

　　作為一種由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)的新材料，石墨烯可以說是目前世界上最薄也是最堅硬的材料，具有超薄、超輕、超高強度、超強導(dǎo)電性、優(yōu)異的室溫導(dǎo)熱和透光性，結(jié)構(gòu)也非常穩(wěn)定。它不僅有望使鋰電池功效倍增，更有望替代硅，制造未來新一代超級計算機。

　　從2004年在實驗室中被發(fā)現(xiàn)，到2010年發(fā)現(xiàn)者被授予諾貝爾獎，到現(xiàn)在石墨烯產(chǎn)業(yè)遍地開花，這種代表下一個時代的新型“萬能材料”，其應(yīng)用前景不可限量。但當前其應(yīng)用局面魚龍混雜，一方面是跟真正的石墨烯薄膜關(guān)系并不十分密切的石墨礦資源受到熱捧，一方面是純粹炒作石墨烯概念的產(chǎn)品層出不窮。

　　與國際上往往由科技巨頭企業(yè)主導(dǎo)、從研發(fā)到產(chǎn)業(yè)化的鏈條十分通暢的狀態(tài)相比，中國面臨著石墨烯研發(fā)仍然局限于高校和科研院所、與實際應(yīng)用脫節(jié)的困境。中國的石墨烯產(chǎn)業(yè)何去何從，不僅需要國家層面的引導(dǎo)，更需要足夠的時間和足夠的耐心。

　　“萬能材料”

　　10月23日，中國***習(xí)近平參觀了蓋姆所在的曼徹斯特大學(xué)國家石墨烯研究院。當天上午，中國企業(yè)華為對外宣布與曼徹斯特大學(xué)進行共同開發(fā)ICT領(lǐng)域的下一代高性能技術(shù)的合作研究，研究如何將石墨烯領(lǐng)域的突破性成果應(yīng)用于消費電子產(chǎn)品和移動通信設(shè)備。

　　華為公司創(chuàng)始人任正非，此前多次談到石墨烯，提出“這個時代將來最大的顛覆是石墨烯時代將顛覆硅時代”的想法，并認為未來10年至20年內(nèi)將爆發(fā)一場技術(shù)革命。

　　石墨烯是由單層碳原子層構(gòu)成的蜂窩狀晶格二維原子晶體，理論厚度僅為0.34納米，具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性能、力學(xué)性能、較高的電子遷移率、較高的比表面積和量子霍爾效應(yīng)等性質(zhì)。

　　正是由于這些特殊而優(yōu)異的物化性能，使得石墨烯在微電子、物理、能源材料、化學(xué)、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域體現(xiàn)出了潛在的應(yīng)用前景。2004年，英國曼徹斯特大學(xué)的安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫（Konstantin Novoselov）從石墨薄片中剝離出了石墨烯，他們二人因此榮獲2010年諾貝爾物理學(xué)獎。

　　雖然他們使用的方法非常原始，但是這一發(fā)現(xiàn)的偉大之處，在于打破了國際物理學(xué)界長達半個世紀的一個結(jié)論——無法得到穩(wěn)定的石墨烯。實際上，就在發(fā)表蓋姆那篇著名論文的同一期《自然》雜志上，也發(fā)表了中國學(xué)者張遠波與合作者的一篇關(guān)于石墨烯的文章，但是諾貝爾獎并未青睞后者。這在當時，被看做國內(nèi)學(xué)者距離諾貝爾最近的一次。

　　張遠波與合作者以及蓋姆小組在2005年的工作，引領(lǐng)了全球?qū)κ┑难芯?。此后，張遠波的工作主要集中在石墨烯的制備、電學(xué)輸運特性、掃描隧道能譜，以及遠紅外能譜的測量，一直活躍在這個領(lǐng)域的前沿?！?張遠波對財新記者說，從他們兩個小組發(fā)現(xiàn)石墨烯新的物理現(xiàn)象后，這個領(lǐng)域就呈現(xiàn)爆炸性的增長，現(xiàn)在還沒有飽和的跡象。

　　公眾每天都會用到的智能手機，最關(guān)鍵的一部分就是有一塊既能導(dǎo)電又非常透明的觸摸屏。石墨烯恰好就具備這樣的特性，讓它可以做成這樣的觸摸屏。而且石墨烯的強度和柔韌性，比目前的透明電極材料氧化銦錫（ITO）要更好。