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石墨烯应用“三步走” ,未来5年是第一步
 2016/9/26 18:00:33

  石墨烯产业化大潮风起云涌,应用领域不断拓展,对于石墨烯应用领域的未来方向,上海理工大学材料学院院长杨俊和教授提出“三阶段”的发展步骤,并对未来石墨烯产业集群规划作出预测。
近日,某高峰论坛在福建厦门举行。上海理工大学材料科学与工程学院院长杨俊和接受新华网记者专访。本文根据采访实录整理。


展望——步入石墨烯时代尚需积累


  有人预言,未来10-20年我们将经历的一场变革,就是由石墨烯时代代替硅时代。从理论上来说,这是完全有可能的。因为从理论上,石墨烯的一些性能是能够让我们看到代替硅的希望。不过理论是一回事,真正变成产品,真正能够像硅这样大规模应用到半导体领域、并且超越硅的性能,这可能还需要很长一段时间。这里面有科学问题、技术问题,以及将来的生产工业化过程需要解决的问题。



  例如,大家都知道石墨烯应用领域非常广,涉及到工业生产的方方面面,也可能涉及生活的方方面面。但这些应用都基于一个条件,就是需要有结构完整的、尺寸超大的石墨烯。如果没有大尺寸石墨烯,其它一切都是免谈。为什么现在石墨烯大家都说性能优越,但真正在实验室性能并没有那么好,其中一个根本原因就是尺寸太小。


  尺寸越大的石墨烯越有价值,但是现在制备石墨烯大多数都是用氧化还原的办法,很难获得很大尺寸。所以研究人员在实验室开发了一个能够获得大尺寸的氧化石墨烯的技术,这个技术已经申请了专利。它将获得的石墨烯尺寸,是现在普通的氧化还原办法获得尺寸的10-20倍。如果这个大尺寸的石墨烯能够被广泛大量生产,那么有可能大大推动石墨烯的应用。



  石墨烯应用未到产业集群阶段  三四年前媒体就在报道“充电几分钟跑1000公里”的新能源汽车,前段时间还有石墨烯电池号称几分钟充满电。作为一个概念,作为实验室研究,这都是可能的。但是它要变成大众使用的产品,还不是那么简单的一回事。


  这里面有一个基本问题,在实验室看到的是非常小的量,比如我们用几毫克或者几克的量来作出一个小电池来测试它的性能,再推算如果把它放大后会是什么效果。但大家都忽略一个问题,在放大的过程中,会产生很多很多的衰减。因此,从克到公斤,再到吨的规模的时候,它性能的衰减可能是几十倍甚至上百倍。也就是说,理论研究、实验室成果到真正的工业化的距离和它的性能衰减是成正比的。所以杨俊和认为,石墨烯应用还处在产业萌芽阶段,还没有到产业集群这样的阶段。



立足第一阶段,未来尚有空间


  杨俊和预计,未来5年,石墨烯应用方面会有一个比较大的突破。这种突破可能首先是对传统材料的改性。2015年12月,国家三部委联合出台,《关于加快石墨烯产业创新发展的若干意见》,非常明确地规划了我国石墨烯产业的三步走。其中第一步就是石墨烯用于传统材料中的升级换代或者叫改性。这些领域有可能会比较快地实现产业化,比如石墨烯用于工程塑料、涂料、橡胶等复合材料,发热散热材料,导电添加剂等。而且这方面一旦产业化,可能会需要大量的石墨烯,这又会反过来促进石墨烯本身的制备产业的发展,这是第一阶段。第二、三阶段可能又有更长的路要走。

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