新材料革命：石墨烯產(chǎn)業(yè)化前景
被譽(yù)為“萬能材料”的石墨烯，在電子、航天軍工、新能源、新材料等領(lǐng)域有著潛在的巨大應(yīng)用空間，近年頗受學(xué)界、政府、資本的重視與追捧。 2004年，石墨烯首次從石墨中分離得到。十年來，發(fā)達(dá)國家對于石墨烯研究的支持力度不斷增強(qiáng)。據(jù)科技部消息，近期，英國將投資60
石墨烯有望打破半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)流傳的摩爾定律，即芯片的集成度每18個月至2年提高一倍，即加工線寬縮小一半。目前通用材料硅的加工極限一般為10納米線寬，而石墨烯尺寸更小，且導(dǎo)電性能更好，電子遷移率更高。由于集成電路的技術(shù)水平和發(fā)展規(guī)模已成為衡量一個國家產(chǎn)業(yè)競爭力和綜合國力的重要標(biāo)志之一，發(fā)展石墨烯產(chǎn)業(yè)在國家戰(zhàn)略層面的意義重大。
目前在石墨烯研究領(lǐng)域，新興經(jīng)濟(jì)體與發(fā)達(dá)國家同處起跑階段。從專利申請數(shù)量來看，中國還具有相當(dāng)?shù)目萍紕?chuàng)新優(yōu)勢。一旦抓住機(jī)遇，我國有望在石墨烯的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程方面領(lǐng)先他國，甚至主導(dǎo)這場技術(shù)革命，有利于我國從制造大國轉(zhuǎn)型制造強(qiáng)國。中國知識產(chǎn)權(quán)網(wǎng)（CNIPR）數(shù)據(jù)顯示，截至2014年7月，中國有關(guān)石墨烯專利申請數(shù)量為5442，處于世界首位，是第2名美國申請數(shù)量（2196）的近2.5倍。
現(xiàn)狀：產(chǎn)業(yè)化“攻堅(jiān)”緩慢
目前石墨烯制備還無法實(shí)現(xiàn)達(dá)到產(chǎn)業(yè)化要求的大規(guī)模量產(chǎn)。制備方法的局限導(dǎo)致石墨烯層數(shù)增加、內(nèi)部缺陷的累積，石墨烯的各種優(yōu)異性能將無法體現(xiàn)，因而實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、大規(guī)模的石墨烯生產(chǎn)是石墨烯產(chǎn)業(yè)化的基石。
當(dāng)前石墨烯制備有四種主流方法：微機(jī)械剝離法、外延生長法、化學(xué)氣相沉淀CVD法和氧化石墨還原法。其中CVD法被認(rèn)為是產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)石墨烯薄膜最具潛力的方法。該方法的生產(chǎn)原料為廣泛存在的碳?xì)浠衔铮淄�、乙醇等）。三星已運(yùn)用CVD法成功獲得對角長度為30英寸的單層石墨烯。
不過，目前CVD法制備出的石墨烯厚度難以控制，良品率無法保證。此外，CVD法雖然原料廉價，但設(shè)備價格高昂（價格在30-100多萬美元/臺之間），對于一個尚在產(chǎn)業(yè)化初期的領(lǐng)域來說是一大筆成本。
21世紀(jì)宏觀研究院認(rèn)為，石墨烯的“產(chǎn)業(yè)化困境”在于，一方面，因?yàn)槭苤朴谥苽溥^程中的高成本和低質(zhì)量，石墨烯目前未實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)；另一方面，產(chǎn)業(yè)鏈下游的應(yīng)用領(lǐng)域還未實(shí)現(xiàn)突破，尚未產(chǎn)生規(guī)模化需求。
當(dāng)前我國石墨烯產(chǎn)品主要在科研單位及企業(yè)研發(fā)部門中“自產(chǎn)自銷”�？蒲袉挝慌c企業(yè)對接不暢，研發(fā)機(jī)構(gòu)與下游企業(yè)缺乏溝通，石墨烯研發(fā)重基礎(chǔ)科學(xué)而輕實(shí)用技術(shù)，導(dǎo)致石墨烯的應(yīng)用領(lǐng)域市場需求未開，沒有一個領(lǐng)域可以實(shí)現(xiàn)石墨烯的規(guī)�；瘧�(yīng)用。
作者：耿雁冰 鮑涵 來源：21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道 責(zé)任編輯：wutongyufg
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