自石墨烯發(fā)現(xiàn)以來(lái)，關(guān)于石墨烯電池的消息從未停歇。

2020年1月15日，廣汽埃安官方宣布，公司旗下石墨烯電池已進(jìn)入實(shí)車(chē)量產(chǎn)測(cè)試階段，8分鐘內(nèi)實(shí)現(xiàn)充電80％，續(xù)航里程可達(dá)1000公里。

此舉引爆新能源汽車(chē)圈，有的媒體表示“新能源再也不是‘電動(dòng)爹’了”，也有媒體對(duì)此存疑。按新聞傳播邏輯來(lái)看，這事應(yīng)該會(huì)發(fā)酵幾天，增加點(diǎn)傳播度。但沒(méi)想到打臉來(lái)的如此之快——在中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)百人會(huì)上，歐陽(yáng)明高院士將矛頭直指于此，并斥其為騙子：“如果有人告訴你，這車(chē)能跑 1000 公里，幾分鐘充滿(mǎn)電，還安全，成本又很低。以目前的技術(shù)來(lái)講，他一定是騙子。”

隨后，廣汽埃安又發(fā)布辟謠，聲稱(chēng)能跑1000公里的電池和8分鐘內(nèi)實(shí)現(xiàn)充電80%的電池是兩種，實(shí)車(chē)量產(chǎn)測(cè)試的是硅負(fù)極電池，只不過(guò)把兩個(gè)不同種類(lèi)的電池放到了一張圖上，引起了誤解。

消息一出，也算是讓輿論暫時(shí)平息。但從這件事上來(lái)看，不僅說(shuō)明了大眾對(duì)高續(xù)航里程的關(guān)注，也反映出了普通人對(duì)石墨烯這種新興材料的陌生。從目前技術(shù)來(lái)看，更大面積應(yīng)用石墨烯的全石墨烯型電池仍處于實(shí)驗(yàn)狀態(tài)或有限的商業(yè)化中，是什么限制了相關(guān)技術(shù)的發(fā)展？讓我們先來(lái)看看石墨烯到底是什么。

石墨烯最早由安德烈·蓋姆（AndreGeim）和康斯坦丁·諾沃肖洛夫（Konstantin Novoselov）發(fā)現(xiàn)，他們把膠帶粘住石墨又撕下來(lái)，最終得到了石墨烯。由此可見(jiàn)，石墨烯其實(shí)是碳元素的同素異形體，它的構(gòu)成非常簡(jiǎn)單，就是石墨的二維結(jié)構(gòu)，如果你讀過(guò)《三體》，一定還記得“智子”的二維展開(kāi)情節(jié)，二維平面是沒(méi)有厚度的，而石墨烯就是這個(gè)準(zhǔn)二維平面，它只有一個(gè)原子層的厚度。在石墨烯沒(méi)有出現(xiàn)前，世界上所有的元素都是三維結(jié)構(gòu)存在的，這就讓石墨烯成為了“夜空中最亮的星”，備受科學(xué)家關(guān)注。

然而就是這么薄薄一層，卻賦予了石墨烯非常強(qiáng)大的特性：由于是二維結(jié)構(gòu)，它超乎想象的輕，強(qiáng)度卻相當(dāng)之高，足足比鋼強(qiáng)了300倍，還兼顧了柔韌性。另外，石墨烯也是一種完美的導(dǎo)熱材料，導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)3000-5000 W/m·K。同時(shí)，石墨烯的導(dǎo)電性能也幾乎完美，電子在其中遷移“仿若無(wú)人之境”。

集眾多優(yōu)點(diǎn)于一身，這么好的材料，理應(yīng)被大規(guī)模應(yīng)用才對(duì)?。∪欢硐牒茇S滿(mǎn)，受限于石墨烯的特殊結(jié)構(gòu)，制備石墨烯時(shí)極易發(fā)生形變，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)缺陷，目前大規(guī)模、大面積制備石墨烯仍有較大挑戰(zhàn)，高純度石墨烯每克價(jià)格是黃金10倍以上，這也是為什么石墨烯被業(yè)內(nèi)稱(chēng)為“黑金”的主要原因。

看到這，答案已經(jīng)呼之欲出。沒(méi)錯(cuò)，限制石墨烯大面積應(yīng)用在電池的最主要原因就是因?yàn)椤F！目前宣稱(chēng)自己使用了石墨烯電池的企業(yè)，如2020年宣布在米10至尊紀(jì)念版上使用了石墨烯電池的小米，以及推出了石墨烯電池的雅迪，都只是在傳統(tǒng)的鋰離子或鉛酸電池中添加了石墨烯，至于用全石墨烯做電池或電容器，目前看來(lái)還不可能商用。

那么，石墨烯電池還會(huì)產(chǎn)生新風(fēng)口嗎？大概率是不會(huì)了。第一，石墨烯應(yīng)用在電池中，遠(yuǎn)無(wú)法和傳統(tǒng)的導(dǎo)電碳/石墨競(jìng)爭(zhēng)，因?yàn)楹笳叩膬r(jià)格是前者的一百萬(wàn)分之一；第二，石墨烯比表面積過(guò)大，受化學(xué)影響大，批次穩(wěn)定性低。雖然新風(fēng)口沒(méi)戲，也無(wú)法指望通過(guò)石墨烯來(lái)提升電池容量，但添加了石墨烯導(dǎo)電劑的電池性能確實(shí)要比傳統(tǒng)鋰離子電池好上很多，未來(lái)石墨烯制備方法完善、價(jià)格下降后，預(yù)期石墨烯需求量將大幅上升。

另外，在發(fā)熱/散熱領(lǐng)域和光學(xué)器件領(lǐng)域，由于石墨烯完美的導(dǎo)熱性及導(dǎo)電性，使用石墨烯做發(fā)熱組件、加熱膜、散熱板及石墨烯集成電路的前景十分廣闊，眾多學(xué)者也不斷再探索著石墨烯的相關(guān)研究，相信未來(lái)石墨烯一定會(huì)展現(xiàn)出它的“完全體”，真正造福人類(lèi)及社會(huì)。

自2004年石墨烯被英國(guó)曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫發(fā)現(xiàn)以來(lái)，科學(xué)家對(duì)其研究愈演愈烈，也越來(lái)越深入。深入了解之后，發(fā)現(xiàn)石墨烯具有優(yōu)異的性能，在多個(gè)方面具有重要的應(yīng)用前景，比如在材料學(xué)、微納加工、能源、生物醫(yī)學(xué)和藥物傳遞等，因此被認(rèn)為是一種未來(lái)革命性的材料。時(shí)至今日，科學(xué)家對(duì)石墨烯的研究仍如日中天，讓我們一起來(lái)看看，石墨烯在工業(yè)、醫(yī)學(xué)、電子器件上還有什么新的研究進(jìn)展？

污染防治是我國(guó)環(huán)境治理一大重點(diǎn)課題，也是難點(diǎn)和痛點(diǎn)。習(xí)近平總書(shū)記曾說(shuō)：“綠水青山就是金山銀山?！睘榱诉_(dá)到這個(gè)目標(biāo)，為了讓農(nóng)村更加美麗宜居，基層工作人員為此付出了很多努力，干旱多年的毛烏素沙漠也實(shí)現(xiàn)“綠化”，不得不感嘆中國(guó)勞動(dòng)人民的手，是辛勤的手，也是創(chuàng)造幸福的手。近年來(lái)，國(guó)家也加大對(duì)工業(yè)廢水的處理力度，運(yùn)用各種科學(xué)手段來(lái)嘗試解決。

近日，維也納大學(xué)化學(xué)學(xué)院研究人員現(xiàn)在提出了一種設(shè)計(jì)創(chuàng)新復(fù)合材料的新方法，該復(fù)合材料由石墨烯上的納米多孔超薄共價(jià)有機(jī)框架 (COF) 組成，可用于高效過(guò)濾水中的有機(jī)污染物。有機(jī)污染物里的有機(jī)染料，是一類(lèi)重要的工業(yè)污染物，通常來(lái)說(shuō)，高水溶性、不可降解性是它的特性，有些甚至有致癌性，對(duì)人體是有害的。因此，科研人員的這個(gè)發(fā)現(xiàn)有利于有機(jī)染料高效率地吸附，減少污水對(duì)環(huán)境的破壞，使工業(yè)廢水的處理更高效更安全。而且石墨烯的材料投入相對(duì)較低，在污染物被洗掉之后還能重新使用復(fù)合材料作為過(guò)濾器，因此開(kāi)發(fā)的成本較低，也會(huì)帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)效益。屆時(shí)研發(fā)成功并能投入大量生產(chǎn)使用，將會(huì)大大提高有機(jī)工業(yè)污染的處理能力，還人民群眾清新優(yōu)質(zhì)的空氣和水源。

在醫(yī)學(xué)上，石墨烯的應(yīng)用也取得了相對(duì)應(yīng)的進(jìn)展?？的腋翊髮W(xué)的 Cato Laurencin博士與其同事合作，創(chuàng)造了一種注入了石墨烯納米片的治療網(wǎng)，該網(wǎng)可以在肩部受傷時(shí)通過(guò)手術(shù)嵌入受影響的肩部肌肉，從而解決了肌肉退化和脂肪堆積的問(wèn)題，使肩袖損傷不再?gòu)?fù)發(fā)。該網(wǎng)由排列整齊的左旋聚乳酸（PLLA）納米纖維組成， PLLA是一種生物相容性、可生物降解的聚合物，已經(jīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域，而石墨烯是一種超薄、高導(dǎo)電性的材料。Laurencin博士表示，石墨烯納米片增加了肌管內(nèi)的細(xì)胞內(nèi)鈣含量（在促進(jìn)肌肉細(xì)胞生長(zhǎng)方面起著關(guān)鍵作用），此外，它們減少了用于生長(zhǎng)肌管的干細(xì)胞的脂肪生成（即脂肪的生成）。因?yàn)槿说募缧渌毫押螅陀锌赡軙?huì)再次發(fā)生，這個(gè)問(wèn)題已經(jīng)困擾醫(yī)學(xué)人員良久，以前的解決方案都是通過(guò)手術(shù)，但都治標(biāo)不治本。現(xiàn)在Cato Laurencin博士研制出的治療網(wǎng)，在很大程度上減少了病人的痛苦，也減少了醫(yī)生的工作量。

石墨烯在電子產(chǎn)品熱界面材料中的研究進(jìn)展。眾所周知，散熱問(wèn)題是制約電子產(chǎn)品性能的重要因素，所以，如何解決散熱問(wèn)題，是發(fā)展電子產(chǎn)品、改善電子產(chǎn)品性能的關(guān)鍵。最近，科研人員發(fā)現(xiàn)石墨烯材料可以成為解決電子產(chǎn)品散熱問(wèn)題的關(guān)鍵。石墨烯復(fù)合材料具備柔軟性、高導(dǎo)電率、熱導(dǎo)率可調(diào)等特性，這些特性剛好對(duì)應(yīng)電子產(chǎn)品的散熱問(wèn)題。但是，僅僅是石墨烯薄膜應(yīng)用是不行的，需要與其他材料復(fù)合一起，形成石墨烯復(fù)合材料，才能發(fā)揮出石墨烯的性能優(yōu)勢(shì)，這是一種方向；另一種方向是直接在需要填充熱界面材料的位置原位生長(zhǎng)石墨烯薄膜，利用石墨烯薄膜作為熱界面材料，但這種方法的應(yīng)用條件較為苛刻，限制因素較多。因此，將石墨烯應(yīng)用于目前的電子產(chǎn)品熱界面，雖然有很大的發(fā)展空間，但是還需要進(jìn)一步深入研究，再投入工業(yè)化使用。

6月18日至6月20日，第十九屆中國(guó)·海峽創(chuàng)新項(xiàng)目成果交易會(huì)在福州海峽國(guó)際會(huì)展中心舉行，永清石墨烯研究院參加了本次交易會(huì)。本屆中國(guó)·海峽創(chuàng)新項(xiàng)目成果交易會(huì)以“科技點(diǎn)亮產(chǎn)業(yè)之光”為主題，與往屆相比，本屆“海創(chuàng)會(huì)”永安市圍繞“3321”產(chǎn)業(yè)體系，結(jié)合永安市資源稟賦與發(fā)展需求，充分發(fā)揮“海創(chuàng)會(huì)”創(chuàng)新平臺(tái)作用，以“堅(jiān)持創(chuàng)新發(fā)展，全方位推動(dòng)質(zhì)量發(fā)展超越”為主題，重點(diǎn)展示了石墨和石墨烯、汽車(chē)及高端裝備、紡織、筍竹制品等產(chǎn)品，推動(dòng)“項(xiàng)目、技術(shù)、資本、人才”常態(tài)化對(duì)接落地。

新興產(chǎn)業(yè)是永安的“聚寶盆”。在石墨烯產(chǎn)業(yè)館的永安石墨和石墨烯展區(qū)，被稱(chēng)為“工業(yè)味精”的石墨烯生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品，在前來(lái)參觀(guān)展館的客商及嘉賓眼中感覺(jué)有著“特異功能”。在新一輪產(chǎn)業(yè)升級(jí)和科技革命大背景下，永安市將石墨和石墨烯產(chǎn)業(yè)，作為新一輪經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)的重要引擎。

展會(huì)期間，福建省發(fā)改、永安市各領(lǐng)導(dǎo)來(lái)到石墨烯產(chǎn)業(yè)館參觀(guān)了館內(nèi)各項(xiàng)石墨烯相關(guān)展品，并對(duì)各企業(yè)的發(fā)展現(xiàn)況進(jìn)行有關(guān)了解。隨后，我院辦公室主任吳曉蘭對(duì)永清院現(xiàn)有的檢測(cè)能力范圍和未來(lái)的規(guī)劃進(jìn)行了介紹。

永清院通過(guò)此次展會(huì)，充分展示了自身的科研實(shí)力，提升了知名度，同時(shí)也增加了與各個(gè)領(lǐng)域的溝通機(jī)會(huì)，為后續(xù)永清院的持續(xù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

最近幾年，關(guān)于石墨烯的討論越多越多。

作為新時(shí)代的材料之王，石墨烯有著很多耀眼的特質(zhì)：世界上強(qiáng)度最高的材料，是鋼鐵的200倍，比紙薄1000倍，厚度只有頭發(fā)絲的20萬(wàn)分之一，還具有高導(dǎo)電性和高導(dǎo)熱性，是目前已知的最輕、最薄的材料。

與此同時(shí)，石墨烯頻繁地出現(xiàn)在大眾視野。不少商品更是打著石墨烯的名號(hào)吸引消費(fèi)者的注意力，石墨烯口罩、石墨烯內(nèi)褲、石墨烯羽絨服、石墨烯取暖器、石墨烯充電寶……似乎只要冠上石墨烯的名號(hào)，產(chǎn)品就能高一個(gè)檔次，價(jià)格自然也能水漲船高。

可正是這種“萬(wàn)物皆可石墨烯”的市場(chǎng)局面，讓石墨烯遭受了不少質(zhì)疑。不少言論直接指出，石墨烯是繼量子力學(xué)、納米科技之后的又一大騙局。主要問(wèn)題在于，不少商家喜歡打著石墨烯的稱(chēng)號(hào)夸大宣傳。實(shí)際上，這些產(chǎn)品也只是添加了少量石墨烯改善產(chǎn)品性能，并非百分百的石墨烯產(chǎn)品。這就像是奶茶中加入糖改善口感，并不至于讓奶茶從此更名為糖茶。

去年年初，有汽車(chē)品牌喊出宣傳口號(hào)，“8分鐘可充滿(mǎn)80%，石墨烯基超級(jí)充電電池，讓充電像加油一樣便捷”。此外，該汽車(chē)品牌還投入不少資源，在東北黑河做冬季實(shí)驗(yàn)，試圖讓石墨烯基超級(jí)快充電池盡快投入市場(chǎng)。如今一年過(guò)去了，電動(dòng)車(chē)市場(chǎng)似乎并沒(méi)有迎來(lái)具有如此性能的超級(jí)電池。

不少業(yè)內(nèi)人士也指出，并不存在里程長(zhǎng)、又能幾分鐘充滿(mǎn)電、成本低、又安全的電池。一些“石墨烯基鋰離子電池”打著石墨烯的名號(hào)，實(shí)則是為了模糊鋰電池的概念?，F(xiàn)在的很多石墨烯電池，也只是添加了石墨烯作為鋰電子電池中的導(dǎo)電劑，而不是以石墨烯作為主要材料。

石墨烯作為一種新型材料，其材質(zhì)本身和特質(zhì)從理論上而言并不存在問(wèn)題。從2004年被英國(guó)曼徹斯特大學(xué)的兩位科學(xué)家安發(fā)現(xiàn)，到德烈·蓋姆(Andre Geim)和康斯坦丁·諾沃消洛夫(Konstantin Novoselov)獲得2010年諾貝爾文學(xué)獎(jiǎng)，這本就是人類(lèi)科技史上的一大進(jìn)步。

從2004年首次被提出，再到2010年之后大熱，石墨烯在整個(gè)工業(yè)和商業(yè)用途中，不過(guò)是一顆剛剛新起的星星。就目前而言，我國(guó)的石墨烯產(chǎn)業(yè)正處于產(chǎn)業(yè)發(fā)展早期。不過(guò)，政府部門(mén)和相關(guān)政策給予了高度關(guān)注。

2015年11月30日，工信部、發(fā)改委、科技部聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于加快石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的若干意見(jiàn)》。該意見(jiàn)指出，要把石墨烯產(chǎn)業(yè)打造成先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，到2018年，實(shí)現(xiàn)石墨烯材料穩(wěn)定生產(chǎn)。到2020年，實(shí)現(xiàn)石墨烯材料標(biāo)準(zhǔn)化，形成若干家具有核心競(jìng)爭(zhēng)力的石墨烯企業(yè)。

相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，截至2020年年底，我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)相關(guān)企業(yè)有近17000家，論文總數(shù)占全球三分之一，專(zhuān)利數(shù)量占全球總數(shù)三分之二。無(wú)論是研究規(guī)模還是人才隊(duì)伍，我國(guó)都位于石墨烯行業(yè)前列。

就實(shí)際運(yùn)用而言，石墨烯商業(yè)化應(yīng)用依舊處于研發(fā)早期。目前，石墨烯發(fā)展需要面對(duì)兩個(gè)問(wèn)題，一個(gè)是提取難，另一個(gè)是成本高。

2018年，憑借石墨烯獲獎(jiǎng)的康斯坦丁·諾沃消洛夫也直言，目前的工業(yè)生產(chǎn)石墨烯樣品中，石墨烯含量低于10%，甚至沒(méi)有一個(gè)樣品的石墨烯含量超過(guò)50%。

從發(fā)現(xiàn)至今，石墨烯不過(guò)僅有20年的研究歷史。真正進(jìn)入工業(yè)領(lǐng)域，也不過(guò)是近10年的事情。不可否認(rèn)，石墨烯的應(yīng)用場(chǎng)景很多，比如紡織、能源、農(nóng)業(yè)、光電、生物醫(yī)藥、航空航天等諸多領(lǐng)域，但目前仍處于研究階段。

正如中國(guó)科學(xué)院院士、北京石墨烯研究院院長(zhǎng)劉忠范所說(shuō)：“我們的石墨烯產(chǎn)業(yè)更多關(guān)注具體產(chǎn)品，掙快錢(qián)，但它們未必是未來(lái)的主導(dǎo)應(yīng)用”。 這句批評(píng)，剛好指向了一大批打著石墨烯幌子掙快錢(qián)的企業(yè)。

石墨烯的確是當(dāng)代黑金，但抱著“萬(wàn)物皆可石墨烯”的心態(tài)，只會(huì)給整個(gè)石墨烯行業(yè)抹黑。同時(shí)，還有無(wú)數(shù)學(xué)者和專(zhuān)家為整個(gè)石墨烯行業(yè)付出巨大的努力，他們的基礎(chǔ)性研究，才能真正為我國(guó)的石墨烯發(fā)展，鋪就一條光明的道路。

在國(guó)家政策和市場(chǎng)需求的雙重推動(dòng)下，石墨烯及其衍生物，會(huì)越來(lái)越廣泛地出現(xiàn)在日常生活中。而真正的石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展，依舊任重而道遠(yuǎn)。從普羅大眾、到行業(yè)從業(yè)者和研究者，更應(yīng)該恢復(fù)對(duì)石墨烯的理性認(rèn)知。

本文作者：永清院辦公室
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