石墨烯是否会给LED行业带来“颠覆性”变化？

    手机充电仅需几秒？手机屏幕能折叠弯曲……这些或许都将因为有“21世纪神奇材料”之称的石墨烯面世而成为可能。

    中国是石墨资源大国，也是石墨烯研究和应用开发最活跃的国家之一，我国科学家和产业人士正将目光聚焦在它身上。

    从行业发展看，国内企业近期成功研发出世界领先大功率石墨烯超级电容也显示出石墨烯商业化应用正在加速，行业发展前景广阔。据预测，到2018年全球石墨烯规模约329亿美元。随着多重利好持续发酵，石墨烯有望成为重点发展对象，成为引领产业转型升级的先锋。

    石墨烯到底有多神奇？是否会给生产生活带来“颠覆性”变化？

    石墨烯：神奇的“新材料之王”

    石墨烯的发现者之一、2010年诺贝尔物理学奖得主安德烈•海姆这样描述：“石墨烯对很多人来说就像爱丽丝仙境一样，非常神奇。”

    这种神奇物质到底是什么？

    石墨烯，实际就是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。铅笔芯用的石墨就相当于无数层石墨烯叠在一起。

    “它是迄今为止自然界最薄、强度*高的材料，可以被无限拉伸，弯曲到很大程度而不断裂，还可抵抗很大的压力。”应邀来华参会的安德烈•海姆说，它还有着非同寻常的导热性和导电性。

    “石墨烯导电率高，化学结构又十分稳定，是一种用于移动电池、电源很理想的电极材料。”中国科学院院士、中国科学院金属研究所研究员成会明表示，石墨烯可以和电子元件、电子设备进一步结合使用，以此提高其他储电设备的储电率。

    石墨烯另一个奇特之处在于“零渗透”——所有气体、液体都无法渗透。这也使得石墨烯产品有了“针插不进、水泼不进”的本事。“给船体涂上石墨烯涂层，海水中重金属离子等就无法穿透这层薄膜去腐蚀船体。”青岛赛瑞达电子装备股份有限公司董事长宋立禄说。

    让人感到惊奇的还远不止这些。石墨烯具有超强吸附性，科学家正在研究用它做过滤装置，用于海水淡化、污水处理等领域；它又具有非常好的透光性，适合作为透明电子产品原料。

    拥有最强性能

    石墨烯是人类已知的最薄、最坚硬的纳米材料；在纳米级别上，强度是钢铁的20倍，但同时具有20%拉伸不断裂的柔性，高导热性使得石墨烯薄膜能够作为热界面材料使用；同时，石墨烯的高透光性、高比容量、高比表面积和高致密性使其成为触摸屏、锂电池负极材料、超级电容、太阳能电池和渗透膜等的理想材料。

    应用领域及发展路径

    石墨烯是目前最薄、最坚硬的纳米材料。同时，它具备透光性好、导热系数高等众多普通材料不具备的性能。可用于电池制造、医学扫描设备、光电探测等多个领域。以石墨烯为基础的新型复合材料还展现出良好的军事应用前景。

    结合市场进展和技术难度，有研究机构判断石墨烯在复合材料和电子触摸屏领域将最有希望率先实现产业化。据申万的预测，石墨烯市场规模将从2014年的2900万元增长到2020年的15.67亿元，年均复合增长率高达95%！市场规模高速成长的主要驱动力来自于复合材料领域以及触摸屏显示领域。

    石墨烯正从实验室走进人们生活

    “新材料未来需求巨大。比如纳米型新材料石墨烯的应用，在危险化学品类火灾中不能用水去灭，但如果用石墨烯薄膜就可以。使用石墨烯材料，手机未来可能薄到跟酒店房卡差不多。”清华大学经济管理学院教授魏杰说。

    在青岛举办的2015中国国际石墨烯创新大会上，石墨烯理疗、保暖产品、LED用高导热石墨烯复合材料、石墨烯防弹材料、石墨烯电热服装等20余种石墨烯产品被推出。

    “利用石墨烯特性研发新型防弹衣，防弹插板只需17毫米就能达到甚至超过传统产品的防弹效果，重量还可减轻20％。”青岛华高墨烯科技股份有限公司董事长施建新说。

    长期以来，智能手机的续航能力始终是最大短板。宋立禄说，他们研发的石墨烯新型锂电子电池，充电时间大大缩短，手机几分钟就能完成充电。

    不久前，华为技术有限公司宣布与英国曼彻斯特大学国家石墨烯研究院合作，研究如何将石墨烯领域的突破性成果应用于消费电子产品和移动通信设备。可以预想，手机将继功能机向智能机变革之后，再发生新“革命”——石墨烯的特性将使显示屏超薄、超轻，实现可卷曲的柔性特质。

    目前，被业界誉为“东方碳谷”之称的江苏常州，已拥有石墨烯产业技术研发和企业孵化的服务平台；中科院重庆绿色智能技术研究院也成功制造出15英寸单层石墨烯手机显示屏；高铁内饰材料中已开始使用石墨烯……石墨烯技术正悄然影响着生产生活等领域。

    石墨烯时代真正到来还需时日

    据统计，我国石墨矿储量占到世界总储量的75％，生产量约占世界总产量70％，具备发展石墨烯产业的资源基础。截至目前，我国石墨烯企业已超过百家，并在常州、无锡、青岛、深圳等地形成产业集群。

    不过，也有不少科研人员指出，石墨烯作为一种新材料，要真正走向市场，可谓“前景光明，道路曲折”。首要困难是受限于材料生产。中科院院士、北京大学教授刘忠范说，要实现石墨烯商业化，需要生产出低成本、高品质的石墨烯成品，但制出这种石墨烯并非易事。技术层面上还有很多挑战，批量化或大尺寸生产都还没能实现。

    中科院山西煤炭化学研究所副研究员、石墨烯课题组组长陈成猛指出，我国石墨烯产业发展目前还存在生产成本高、产品品质待提升、上下游互动不够等问题。“目前石墨烯行业缺乏国家标准、行业标准和企业标准，对石墨烯的质量、制备工艺、检测设备和方法等都没有科学统一的说法。”施建新说。

    专家认为，石墨烯产业必须要避免一哄而上的局面，需要整个资源进行创新布局，形成聚合效应。“产业发展有其自身规律，目前石墨烯产业还处于初级应用阶段，还在量变过程中，大家应该保有耐心，培育、呵护这种新兴产业健康、可持续发展。”青岛高新区节能技术与新材料事业部部长张志强说。