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超薄超輕型飛機(jī)、超薄可折疊手機(jī)、太空電梯……被譽(yù)為“21世紀(jì)神奇材料”的石墨烯以其神奇特性承載著人們的無(wú)數(shù)想象。世界主要國(guó)家均高度重視發(fā)展石墨烯相關(guān)產(chǎn)業(yè)，期待它帶來(lái)巨大的市場(chǎng)價(jià)值。

2014年底，西班牙石墨烯公司同科爾多瓦大學(xué)合作研究出首例石墨烯聚合材料電池，其儲(chǔ)電量是目前市場(chǎng)最好產(chǎn)品的3倍，用此電池提供電力的電動(dòng)車(chē)最多能行駛1000公里，而其充電時(shí)間不到8分鐘。該公司已與德國(guó)四大汽車(chē)公司中的兩家進(jìn)行聯(lián)合測(cè)試，計(jì)劃在2015年將該電池投入生產(chǎn)。

2014年10月，美國(guó)麻省理工學(xué)院研究人員發(fā)現(xiàn)，揉皺的石墨烯紙可用于制備易彎曲、折疊或拉伸到其原始大小800%的超級(jí)電容器，且揉皺—平復(fù)1000次其性能也不發(fā)生明顯降低。

兩名英國(guó)科學(xué)家利用“膠帶”從石墨表面“撕”出的單層物質(zhì)，為他們贏得了諾獎(jiǎng)桂冠

石墨烯的發(fā)現(xiàn)者可能未曾預(yù)料到它的研發(fā)會(huì)有如此迅猛的突破。2004年，英國(guó)曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫通過(guò)簡(jiǎn)單的“機(jī)械剝離法”，利用“膠帶”從石墨表面“撕”出單層的石墨——石墨烯。2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予了這兩位物理學(xué)家，以表彰他們對(duì)石墨烯的研究。

石墨烯是單原子層的二維晶體材料，也是結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單的碳材料。常見(jiàn)的石墨材料可以看作由石墨烯層層堆疊而成，因此石墨烯也被視作 “單層石墨”。被譽(yù)為“21世紀(jì)神奇材料”的石墨烯是目前已知的世上最薄、最堅(jiān)硬、室溫下導(dǎo)電性最好而且擁有強(qiáng)大靈活性的納米材料：它可以薄到只有一個(gè)碳原子的厚度，1毫米厚的石墨薄片中能剝離出300萬(wàn)層石墨烯；它很硬，其強(qiáng)度比鋼還要高200倍；在室溫下，電阻率最低的物質(zhì)是銀，而石墨烯的電阻率比銀還小；它透明而不透氣……種種特性使石墨烯未來(lái)在觸摸屏、傳感器、蓄電池等諸多領(lǐng)域的應(yīng)用充滿(mǎn)想象。

科學(xué)家預(yù)計(jì)，未來(lái)5到10年里，石墨烯研究會(huì)有很大發(fā)展，首個(gè)石墨烯觸摸屏將在三五年內(nèi)上市，石墨烯電子紙樣品2015年可以研發(fā)成功，超薄超輕型飛機(jī)、超薄可折疊手機(jī)、高強(qiáng)度航空材料，甚至更富想象力的太空電梯等未來(lái)設(shè)備將在相關(guān)領(lǐng)域引發(fā)革命性突破，并帶動(dòng)價(jià)值數(shù)萬(wàn)億美元的新興產(chǎn)業(yè)鏈。

目前，石墨烯原材料石墨的市場(chǎng)售價(jià)約為3000元/噸，而提煉成石墨烯后，石墨烯的市場(chǎng)售價(jià)高達(dá)100萬(wàn)元/噸。隨著批量化生產(chǎn)和大尺寸難題逐步突破，石墨烯的產(chǎn)業(yè)化步伐正在加快，國(guó)內(nèi)外相關(guān)機(jī)構(gòu)的科研投入力度也在上升，市場(chǎng)關(guān)注度隨之升溫。

中國(guó)

發(fā)展迅速，基礎(chǔ)與應(yīng)用研究并行

中國(guó)是目前石墨烯研究和應(yīng)用開(kāi)發(fā)最為活躍的國(guó)家之一。數(shù)據(jù)顯示，在所有國(guó)家中，中國(guó)申請(qǐng)的石墨烯專(zhuān)利數(shù)量最多，已超過(guò)2200項(xiàng)，占全世界的1/3。2013年工信部發(fā)布的《新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中的前沿新材料中就包含石墨烯。國(guó)家自然科學(xué)基金委資助了大量有關(guān)石墨烯的基礎(chǔ)研究項(xiàng)目，國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)、國(guó)家973計(jì)劃也部署了一批重大項(xiàng)目。各級(jí)政府對(duì)石墨烯表現(xiàn)出極大的興趣，已經(jīng)初步形成了政府、科研機(jī)構(gòu)、研發(fā)和應(yīng)用企業(yè)協(xié)同創(chuàng)新的官產(chǎn)學(xué)研合作對(duì)接機(jī)制。2011年10月，江蘇常州成立了江南石墨烯研究院，為國(guó)內(nèi)首個(gè)基于石墨烯材料及應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)化基地。

中國(guó)目前已經(jīng)走在了石墨烯產(chǎn)業(yè)化的前列，涌現(xiàn)出了一大批石墨烯相關(guān)企業(yè)，產(chǎn)業(yè)方向集中在石墨烯的制備以及儲(chǔ)能、觸摸屏和涂層等幾個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。科學(xué)家也已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一系列石墨烯基儲(chǔ)能材料，如石墨烯基高密度多孔碳材料，為促進(jìn)石墨烯的實(shí)際應(yīng)用鋪平了道路。2013年7月，中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟在北京成立。聯(lián)盟的成立有助于整合協(xié)調(diào)產(chǎn)業(yè)資源，建立上下游、產(chǎn)學(xué)研信息、知識(shí)產(chǎn)權(quán)等資源共享機(jī)制，提升石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈的整體創(chuàng)新水平和競(jìng)爭(zhēng)力。

英國(guó)

投入巨資，確保英國(guó)能做出名堂

英國(guó)是石墨烯的“誕生地”，但是相關(guān)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化卻落后于中國(guó)、韓國(guó)、日本和新加坡等亞洲一些國(guó)家。

為改變這種局面，近幾年，英國(guó)政府投入巨資加速石墨烯的研發(fā)。2011年，英國(guó)政府宣布投入5000萬(wàn)英鎊（1英鎊約合1.52美元）支持石墨烯研究，包括建立總投資達(dá)6100萬(wàn)英鎊的國(guó)家石墨烯研究院；2012年12月，英國(guó)政府增撥2150萬(wàn)英鎊用以資助石墨烯材料應(yīng)用領(lǐng)域的研究；2013年英國(guó)政府聯(lián)合歐洲研究與發(fā)展基金會(huì)共同出資6100萬(wàn)英鎊在曼徹斯特大學(xué)成立國(guó)家石墨烯研究院，由兩位諾貝爾獎(jiǎng)得主領(lǐng)銜，該研究院預(yù)計(jì)于2015年初建成。2014年，英國(guó)政府聯(lián)合馬斯達(dá)爾公司宣布繼續(xù)投資6000萬(wàn)英鎊在曼徹斯特大學(xué)成立石墨烯工程創(chuàng)新中心，作為國(guó)家石墨烯研究院的補(bǔ)充，加速石墨烯的應(yīng)用研究和開(kāi)發(fā)，維持英國(guó)在石墨烯及其他二維材料方面的世界領(lǐng)先地位。英國(guó)財(cái)政大臣奧斯本稱(chēng)，英國(guó)政府將“致力于確保讓英國(guó)的發(fā)現(xiàn)在英國(guó)做出名堂來(lái)”。

不僅如此，英國(guó)還涌現(xiàn)了眾多致力于石墨烯生產(chǎn)和應(yīng)用的公司，比如英國(guó)著名的體育用品海德公司已于2013年起推出了添加石墨烯的網(wǎng)球拍，諾瓦克·德約科維奇等眾多網(wǎng)球明星都在使用這款球拍。