石墨烯热：“热”在今天，更要关注未来(2)

　　“目前，我们对石墨烯的研究主要集中在三个方面：一是石墨烯及其复合材料的制备与其性能研究；二是基于石墨烯的基础物理研究，如量子物理、极化激元物理等；三是石墨烯光电子器件及其应用等。”蔡卫介绍，目前，石墨烯研究逐渐走出实验室，如2020年5月，华为发布的国内首款5G平板华为MatePadPro5G搭载了超厚3D石墨烯散热技术，总厚度达到400微米。

　　但从研究到应用，石墨烯还要越过诸多障碍。

　　赵扬说，“现阶段，若想将石墨烯直接应用到实际还存在一些困难，主要原因在于石墨烯的生产工艺还不太成熟，导致石墨烯价格较高、质量差、产量少。虽然很多公司的产业化正在紧锣密鼓进行，部分石墨烯产品也已推向市场，但石墨烯还无法满足高质量生产和大批量应用的需求。”

　　彭海琳从国内实际情况出发，给记者列举了一系列数字——据统计，从2011年起，我国关于石墨烯的文章数量已经位居世界第一，接近六万篇，远远超过第二名美国的两万多篇；我国申请的石墨烯专利占了全球的54%以上，也是遥遥领先。目前，我国涉及石墨烯业务的公司已超5000家，并且呈现迅速增加之势。

　　但数字背后也隐藏着危机。“我国石墨烯研究与国外不完全在一个频道上。”彭海琳坦陈，“我们更关注马上能赚到钱的商品。我们有七百多家石墨烯涂料企业，还有众多的石墨烯电热器和大健康企业，以及越来越多的石墨烯内衣、石墨烯袜子、石墨烯护腰、石墨烯口罩等。反观国外，他们更多关注的是未来，是石墨烯核心技术和高大上的产品开发，如柔性石墨烯电子器件、石墨烯光通信器件、石墨烯太赫兹探测器等各类传感器、石墨烯分离膜及海水淡化技术等。显而易见，这些东西不可能立即变现，不能期待几年之内就有多么大的产业，但它们可能代表石墨烯材料与器件的未来方向。”

　　这样的观点值得注意。北京石墨烯研究院院长、中国科学院院士刘忠范就曾多次指出，我国的石墨烯研究仍处在产业化前夜，至多是起步阶段，我们不能过于急功近利，既要关注今天的产品，更要关注未来的核心技术。只有拥有这些核心技术，才能拥有石墨烯产业的未来。

　　4、应用石墨烯：更广泛的应用将把人类带入“碳时代”

　　发展石墨烯，前路在哪？

　　“未来，石墨烯应该朝着产业化方向发展，其用途可体现在可穿戴的智能化手机手表、电动汽车等设备的电池电极材料、军用防弹衣、航空装置的机械保护材料，以及一些柔性电子显示屏和电子元件等方面。”赵扬认为。

　　蔡卫表示，从更长远的发展来看，石墨烯要推动基础物理的发展，目前石墨烯已推动整个二维材料领域的发展，为探索范德瓦尔斯二维异质材料的基础物理与应用提供了可能，如转角双层石墨烯可实现超导、石墨烯中的元激发能实现极端强的光—物质相互作用等。“当然，石墨烯要在新场景下实现应用。如基于石墨烯的超灵敏光探测器可应用在航空航天、无人驾驶、生物检测等领域，又如石墨烯与其他二维材料或者现有硅基纳米系统集成，出现在6G通讯器件中等。”

　　“刘忠范院士曾给石墨烯材料勾画了三种前途。第一种前途类似于碳纤维材料，在某些领域找到不可或缺的用途，成为“撒手锏”级的应用。第二种前途类似于塑料，一百年前人们发明塑料，极大便利了人类生活，已经渗透在日常生活的方方面面。石墨烯材料也有这种潜质，在未来也可能像塑料一样进入我们的日常生活。第三种前途类似于硅材料。没有硅材料，就没有集成电路，自然也就无法进入信息化时代。甚至可以讲，我们现在生活在‘硅时代’。完美的石墨烯材料拥有远优于硅材料的光学和电学等特性，可用来制造未来的信息器件。”彭海琳表示，首先需要解决的是石墨烯材料的制备问题，在未来，高质量石墨烯材料可以考虑先和传统硅技术结合或融合发展，最终找到“杀手锏”级用途，有可能替代硅基材料，制造“碳基电子器件及集成电路”，从而把人类带入“碳时代”。

(责编：赵超、吕骞)