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“新材料之王”石墨烯是传奇还是传说?
2016年08月04日来源:烯碳资讯/央视网

上周末,石墨烯圈里的人都在热传一个消息,石墨烯要上央视啦!2016730日周日,央视财经频道《对话》栏目播出了特别节目《石墨烯是传奇还是传说》。节目邀请了很多行业大咖就石墨烯烯的应用、市场前景、存在问题,到底有没有前途等热点问题展开了精彩的探讨,下面和小编一起去看看吧!

 

“新材料之王”石墨烯,从首次成功分离,到被业界疯狂追捧,只有短短十几年的时间。 石墨烯是目前已发现的最轻、最薄、强度最大、导电性和导热性最好的物质,厚度仅相当于人类头发丝的十万分之一,强度却可以达到钢铁的200倍。它的出现刷新了人类对于物质世界和微观世界的认识。

 

石墨烯的种种特质使它成为制造超级芯片、太阳能电池板、移动设备、航空航天设备、汽车蓄电池的原材料,并大大提高其性能。因此有人预言,石墨烯将替代石油,替代硅,以及目前普遍应用的很多材料。

 

本期《对话》就要对这个让全世界都为之疯狂的“黑金”——石墨烯一探究竟。

 

认识石墨烯——关于石墨烯的十万个为什么

 

石墨烯是怎么被发现的?

 

2004年,英国曼彻斯特大学两位科学家首次在实验室,通过胶带从石墨上分离出一层晶体物质,它就是今天被称为神奇材料的石墨烯。发现石墨烯的两位科学家,因此荣获2010年诺贝尔物理学奖。

 

石墨烯真的很强大吗?

 

是的。它几近透明,却异常柔韧,是目前人类发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的材料。特斯拉创始人马斯克预测,用石墨烯制作的电池,将使电动汽车续航里程达到800公里—1000公里,完全可以替代传统汽车。更有人预言未来,用石墨烯做的手机,五秒钟就可以充满电,并可以连续使用半个月,这些疯狂的预言和畅想也让人们对于石墨烯充满了无尽期待。

 

石墨烯到底值多少钱?

 

中国科学院院士中国石墨产业发展联盟专家委员会成员 刘忠范:我觉得石墨烯不是黑金,石墨烯是黑钻。

 

深圳石墨烯协会会长 冯冠平:但是从产业化的角度来说,这个价格太贵,我们中国要把石墨烯的产业搞上去,一定要把黄金的价格变成白菜的价格。石墨烯可以造汽车?

 

常州第六元素材料科技有限公司总经理 瞿研:石墨烯是一种二维材料,确实拥有很多优异的性能,但遗憾的是我们生活在一个三维的世界里,所以我们必须把这个二维材料怎么组装成一个三维材料,才能用起来,目前纯用石墨烯做汽车,恐怕还非常困难。

 

石墨烯会像煤炭石油一样污染环境吗?

 

深圳石墨烯协会会长 冯冠平:石墨烯本身并不会带来污染,但不同的制备方法是会产生污染的。

 

应用了石墨烯的真实产品

 

石墨烯加热服,美丽不“冻人” 有了石墨烯的取暖服,大家在冬季的时候,不用为笨重的衣服而烦恼了。衣服的背部和里边加上石墨烯的发热膜,可以温暖12小时。

 

石墨烯加热画,瞬间取暖 一幅油画,加了石墨烯发热膜就变成一个取暖器,几秒钟之内表面温度,就能达到69度。

 

石墨烯手套空手夺白刃:石墨烯的强度大,又轻薄柔韧,做成手套后,武侠小说里的空手夺白刃成为现实,让警察叔叔面对歹徒有如神助。

 

石墨烯防弹衣:步枪的克星 石墨烯作为微量添加剂加防弹衣里,可以显著地提高强度,原来是防手枪,现在可以防步枪了。

 

石墨烯充电宝:手机充电快如闪电? 石墨烯锂离子基电池的充电宝,在十几分钟内,就可以完成充电。

 

刘忠范:石墨烯要做杀手锏而不是万金油

 

中国科学院院士中国石墨产业发展联盟专家委员会成员刘忠范:这几个产品本身,的的确确能够反映石墨烯的特性,但是请大家一定要明白,如果说石墨烯仅仅是现在这样的用途,它不值得全世界去关注,所谓的战略新型材料,它肯定不是仅仅如此。石墨烯现在搞成有点像万金油,但是大家探索的是它是杀手锏,离开它不行,石墨烯能不能变成一个未来的控制性的产业,就像集成电路产业,我们需要找到一个东西,非它不可的东西,在这一点上,还需要大家真正去研究、研发。

 

石墨烯能替代硅吗?石墨烯能替代石油吗?石墨烯能制造处超级电池吗?

 

20146月华为创始人任正非在一次媒体采访时说:“未来1020年内会爆发一场技术革命颠覆时代,石墨烯时代将取代硅时代。” 一向低调的任正非突然高调为石墨烯“代言”,说明华为早已准备押宝在这场新材料的竞赛中。

 

果然,2015在习主席访英期间,华为与英国曼彻斯特大学共同宣布将在石墨烯领域展开研究。曼彻斯特大学就是发现石墨烯的两位英国科学家工作的地方。

 

由于石墨烯的研制成本非常高,被业内人士称为“黑金”,所以石墨烯的玩家基本上还是一些科技巨头,包括英特尔、三星、IBM等。现在华为也终于加入到这一阵营。

 

石墨烯对芯片性能的提升非常明显,因为石墨烯良好的导热性,其芯片主频理论可以达到300GHz,远远高于硅芯片,而且在功耗方面也比硅芯片要好。如果华为在石墨烯的研发上有所斩获,那么其手机处理器的竞争力将大幅提升。

 

1、石墨烯时代将在多远的将来取代硅时代?华为能够在这个划时代的变革中走到哪里?真的能够成为石墨烯时代的引领者吗?

 

宁波江丰电子材料股份有限公司董事长 姚力军:人类的生产资料在不断变化,第一次生产资料主要是煤炭,第二次工业革命是钢铁,到了新型革命,生产资料就变成了芯片,硅是做芯片的最主要的基础材料。你的二代身份证,你的手机,你的汽车,你的钥匙里边都会有很多很多的芯片,而硅就是芯片的载体材料。

 

现在任正非先生困惑的是什么呢?芯片现在接近瓶颈期了。芯片有一个摩尔定律,大概每两三年,芯片的限宽,集成度会翻一番,人类经过了几十年的进步,限宽走到一个极限了。现在这个时代,谁掌握了尖端科技,站在科技的高峰上,实际上那个人一定是握着硅的,一定是握着芯片的。在某种意义上来说,芯片是需要一次跨越性的大变革,而石墨烯是其中的一个选择,路还很遥远,是一个非常大的战略性的高端产业。

 

常州第六元素材料科技有限公司董事长 瞿研:华为是令人尊敬的一个伟大的公司,我们国内现在面临着一个很大的问题,公司普遍规模偏小,我们拿得出手的材料方面的企业是零。德国博世一年的研发经费是46亿欧元,中国有多少企业,一年能够投入46亿欧元。当然华为是其中之一,华为已经进入了半导体领域,目前来看石墨烯是最有可能作为半导体材料的。当然这个需要大量的投入。

 

中国石墨烯产业技术创新战略联盟秘书长 李义春:任正非是一个成功的企业家,他把华为打造成国际知名企业,他这句话确实具有战略性的。后来华为找到了我们,希望加入到我们的联盟里面,并且还希望在联盟里头起重要作用,但是现在两年过来了,我其实内心有些失望,现在华为希望的,就是有什么好的技术能用在我们这儿,我觉得这个是企业需求,但是我们对于华为的需求不是这样的,我们是希望石墨烯有可能引发一些颠覆性技术的革命,华为作为中国这么有影响的,也算是一个科技创新的标杆性企业,应该整合一些国内外的团队,搞一个黑科技出来,中国就没有这样的一个企业来完成这种价值。我觉得任正非先生说的,他是作为一个战略家说的这个话,但是在华为的执行层来说是很实际的,又落到了传统中国企业怎么能降低我们的成本,怎么能增加我们产品的竞争力,而不是体现科技给人类带来改善的这种真正的创新。

 

中国科学院院士中国石墨产业发展联盟专家委员会成员 刘忠范:人类文明发展至今,很多时代都是用材料作为标签的,比如:石器时代、青铜时代、铁器时代等,现在这个时代可以用硅时代来描述,因为硅材料是信息化的基础,未来有没有可能是石墨烯时代?这种可能性是有的,但肯定还非常遥远。但是最重要的是,我们要有一些颠覆性的想法,像华为等等这些具有一定实力的企业,应该要有一个团队,做一些前沿研究,做一些颠覆性的东西。

 

2、石墨烯能够制造出超级电池吗?

 

特斯拉CEO马斯克曾经表示:有了石墨烯,传统的能源汽车可以被取代了,未来装了石墨烯电池的汽车,续航能力可以达到1000公里,那么,石墨烯能够制造出超级电池吗?

 

智冲科技有限公司CEO 丁锐:石墨烯现在非常火,但是我认为石墨烯电池要想取代传统新能源汽车用的比如锂电池,短时间能无法实现。石墨烯在快充、超级电容器等领域的性能是非常好的,是非常好的应用场景。

 

常州第六元素材料科技有限公司董事长瞿研:对于特斯拉CEO马斯克提出的新能源汽车续航能力达到1000公里,这个设想是非常好的,但是要注意他们做的是一个系统工程。要想达到续航1000电的目标,不光是用石墨烯做电池的问题,也不是说在锂电池负极或正极用到石墨烯做导电剂,也不是说做一个锂电池的问题,车身重量减小了,续航里程同样可以增加,所以,马斯克说的是特斯拉非常擅长的做的系统工程,从方方面面去优化,最后做出一个完美的成果。

 

3、石墨烯能够代替石油吗?

 

中国科学院院士中国石墨产业发展联盟专家委员会成员刘忠范:其实在这个问题上,大家大可不必杞人忧天。石墨烯和石油在功能上有根本的差别,他们干的活不一样,石墨烯最重要的是要找到自己的应用之路,这是最重要的。

 

4、充电五秒钟,使用半个月,这样的石墨烯手机能实现吗?

 

中国科学院院士中国石墨产业发展联盟专家委员会成员刘忠范:不管是手机使用一个月,还是汽车跑1000公里,都需要一定的能量。大家都去加油站加过油,要想加油加的快,有个途径,就是增大油箱的入口,手机充电也是同理,要想实现快充,就得增加充电的电流,在电压一定的情况下,大家想想这是这么概念,所以,有时候大家把很多概念、说法混淆一起,其实很多都是违反基本科学原理的。

 

世界多国巨资投入,石墨烯淘金潮到来!你准备好了吗?

 

石墨烯作为21世纪的新材料之王,它的出现引发了全世界的关注,近几年全球各国都在积极布局这一有望改变未来的领域,美国作为科技强国,自然不会错过这一难得的机遇,包括IBM、英特尔、波音等国际大公司等开始投入大量的科研力量进行石墨烯的研发,欧盟更是将石墨烯列为未来新兴技术旗舰项目之一,计划十年内提供10亿欧元资助,将石墨烯研究提升至战略高度。

 

在亚洲,石墨烯的发展也极其活跃,韩国预计2010年—2018年间,向石墨烯领域提供总额为2.5亿美元资助,三星则在手机及芯片的石墨烯应用上,投入巨大的研发力量。

 

日本众多企业如日立、索尼、东芝等也投入了大量资金和人力,从事石墨烯的基础研究以及应用开发。中国是目前石墨烯研究和应用开发最为活跃的国家之一,数据显示在所有国家中,中国无论专业论文数量还是石墨烯专利数量都是全球最多。全球第一条和第二条真正实现规模化的石墨烯生产线也诞生在中国。而国家主席习近平在最近两年也先后三次考察和调研石墨烯,并对石墨烯产业寄予厚望。石墨烯这座全世界眼中的巨型金矿,已经被追捧得炙手可热。如何走进这座金矿?如何挖掘这座金矿?

 

华人不乏掘金达人

 

深圳石墨烯协会会长 冯冠平:我认为在中国在淘金的时机方面,掌握的是不错的,从全世界的范围里面,从事石墨烯的研究,华人大有人才。这几年,我从海外引进了很多达人,大部分都是具备这个条件。而且还有一个好处,这些达人回来,他知道金子怎么挖。我们国内的很多教授,因为他的导师没有挖过金子,所以学生也不会。

 

中国做石墨烯缺乏工匠精神

 

中国科学院院士中国石墨产业发展联盟专家委员会成员 刘忠范:我觉得我们国家缺少一种工匠精神,做到极致。早年的碳纤维只能做自行车、钓鱼竿,但是现在的碳纤维却可以做航天飞机,回过头来我们说石墨烯,我们现在能做到的石墨烯,并不是未来的石墨烯,未来的石墨烯它能开辟的领域,要远远超出现在的想象。

 

问题是谁来做未来的石墨烯?如果我们有那么一支,有几支队伍,将来垄断了,就像碳纤维被人家垄断一样,垄断了这个原材料市场,你可以想象这是一个多大的产业。同样的道理,把石墨烯用到手机,或者用到集成电路上面去,真正从政府层面,从大企业,有实力的企业,真正去投入,有一个颠覆性的革命性的突破,那真是有可能形成一个非常大的产业。但是,我还没有看出来我们现在按照这种思路在做。我有信心,也不无担心。

 

中国石墨烯的高端应用已经落后

 

中国石墨烯产业技术创新战略联盟秘书长李义春:我们每年都带团出去,到国外考察,了解他们的研究进展。今年是3月底,我们很震惊,感到真正石墨烯的高端应用上,我们已经落后了,虽然我们在低端的产业上推进得很快。所以在这一块,瞄准未来颠覆性技术上,国家应该承担更大的责任,这是一个引领。

 

石墨烯到底是烟花还是枪炮?

 

火药的发明让中国绽放出了漂亮的烟花,但是火药传到西方之后,被打造成各式各样洋枪、洋炮,成为他们征战世界的不二利器。当今天面对石墨烯的这一刻,对中国而言,它会成为我们的烟花,还是会成为我们的枪炮?

 

深圳石墨烯协会会长 冯冠平:到底是烟花还是枪炮,离不开当时的历史条件,因为我们的火药是从炼丹术开始发明的,所以中国人发明了火药以后,可能并没想到拿这个火药造成枪炮占领其他国家,西方有这个需求,需要发明枪炮。不要想当然地,我发现了这个石墨烯,一定产业化就在我这里,就像我们的火药一样,这个离不开当时的历史条件,离不开当时的工业基础。

 

发展石墨烯就是打一场“淮海战役”!各方需角色清晰有担当

 

石墨烯到底适合什么样的应用场景?

 

低端市场or高端市场?

 

民用领域or工业领域?

 

小公司主导or 大公司主导?

 

华为公司创始人任正非在谈到未来石墨烯产业前景是曾说过:“不可能完全凭空出来一个小公司,然后就领导了时代脉搏,而且石墨烯这个新技术在世界上的发展也不是小公司能做到的。” 说得直白一点,就是如果想要在石墨烯时代来临之时,战略占据材料科技的高峰,只有实力雄厚的大公司才能做到,而小公司只能扮演潮流中的跟随者角色。

 

大公司和小公司在石墨烯产业发展中到底应该扮演怎样的角色?

 

中国石墨烯产业技术创新战略联盟秘书长 李义春:石墨烯可以帮助推动传统产的升级转型,做好了,成本降低或者性能提高,在市场上有竞争力,但是这一块相当于是低端市场。再一块是培育新型的战略制高点,但是在这一块上,目前没有企业有这么大的实力来做,而有实力的,光说说而已,并没有这种责任感来开发这种高端材料。

 

那么,当大公司缺位的时候,小公司会成为这个潮流当中的引领者吗?石墨烯会成为小公司扩张实力的大好机会吗?小公司是引领者还是参与者?

 

中国石墨烯产业技术创新战略联盟秘书长 李义春:小公司不算引领者,是很好的参与者,能利用石墨烯的特性,开发一些小产品,在应用上。

 

深圳石墨烯协会会长 冯冠平:在这个问题上我可以明确地讲,小公司是引领者。

 

中国石墨烯产业技术创新战略联盟秘书长 李义春:目前是,但是我们不希望以后是。

 

深圳石墨烯协会会长 冯冠平:以后是,这个我他有很大的不同意见,因为他是在北京,我是在深圳。两个地区不一样。包括低端市场跟高端市场的提法也是不一样的,我的看法,一个是颠覆性的,一个是改进型的,但是颠覆性跟改进性的不是绝对的,改进到一定程度,可能是颠覆。

 

发展石墨烯就是打一场淮海战役

 

中国科学院院士中国石墨产业发展联盟专家委员会成员 刘忠范:石墨烯产业,我们可以把它类比成一个淮海战役,一个战役当中有很多角色。你说小公司重要,还是大公司重要,是地方政府重要,还是中央政府重要,我认为都重要。但是各自的角色是不一样的。我们缺少角色的清晰化,缺少各自的担当,常常是大家混到一起去。

 

凯旋创投合伙人 陶冶:我们是做投资企业的,所以我给企业家的一个忠告就是说,千万不要忽悠市场,把这个市场做坏了,不要最后把自己都忽悠了,我什么都能干,一定要一步一步地非常现实地,让自己活下去,找到刚需,把这个市场从小做到大。这是一个团队,有人干活干得好,工匠,我们用好他,有些人干导航、定位干得才有机会在真正的技术革新上,占一席之地。在应用场景上,一定是小公司来主导的,但是在技术革新上一定要大公司,需要科研机构来主导。

 

石墨烯的未来到底在哪里?

 

中国科学院院士中国石墨产业发展联盟专家委员会成员 刘忠范:很多人问我,石墨烯到底有没有未来,我给石墨烯设定了三种可能的前途,

 

第一个前途我们可以类比碳纤维,我们老百姓可以不需要碳纤维,但是在特定的领域,碳纤维是必不可少,所谓的杀手锏。石墨烯什么时候能达到这个水平呢?我觉得是非常可能的,一种材料,找到他的一些优点和用途是很容易的,但是要找到能改变人类社会进程发的用途是没那么容易的,所以石墨烯是有可能找到他的这种用途,成为杀手锏。

 

第二个用途我们更进一步,比如塑料,你现在的生活能离开塑料吗?塑料在我们的生活中无处不在,我们很难想象如果没有塑料,我们该怎么办。石墨烯有没有这种可能性,有。往哪放,它似乎都好使,石墨烯具备这种潜质。所以我觉得石墨烯更高层次的应用,有可能像塑料一样,走进我们的生活,无处不在,这种可能性不是没有。

 

但是,还有一个更高层数的应用,成为一个时代的标签,也就是成就一个石墨烯时代。我们现在一般不会讲塑料时代,塑料只是给人们生活提供了方便,但是并没有改变人类的行为,为什么可以成为硅时代,硅改变了。石墨烯有没有可能改变人类社会呢?我觉得也不是没有这种可能性。我可以这么讲,不论哪个可能性实现了,其实都重要。