石墨烯：异军突起的新材料( 三 ) 石墨烯（Graphene）

进展与困境
从科学家发现石墨烯至今，经过十多年的研发，已取得了不少可喜的成绩和进展。早在2008年7月，美国国防部高级计划署（DARPA）就发布了碳电子射频应用项目，总投资2200万美元，用于开发超高速和低耗能的石墨烯电晶体。2015年，美国加州理工学院又开发出一种在室温下（常规温度需1000℃）快速制备石墨烯的全新技术，将原来需要10个步骤、10小时的制备过程缩减为1个步骤、5分钟，从而使石墨烯材料向商业化迈出了坚实一步。
欧盟于2013年启动了石墨烯旗舰计划，这是一个投资10亿欧元执行长达10年的大型计划。诺基亚将从欧盟未来与新兴技术组织处（FET）获得13.5亿美元研究经费，用于开发石墨烯材料。英国将投资6100万英镑建设石墨烯研究所（NGI），并在石墨烯诞生地曼彻斯特大学成立国家级研究院和工程创新中心，大力推动石墨烯的商业化进程。韩国政府整合了40余家科研机构和6家企业，打造了石墨烯联盟，在手机触屏、智能显示、扬声器、晶体管等石墨烯实际应用方面走在了世界前列，其中三星公司借助石墨烯材料打造的可折叠式智能手机已在2016年上市。
2014年5月，全球首款石墨烯电容触摸屏手机在我国江苏省研制成功，当诺奖得主诺沃肖洛夫获赠首部样机时，连声称赞这是“史上最快的诺奖成果转化” 。目前，中国上海、沈阳、厦门、青岛、泰州等地的科研生产企业，在石墨烯的粉体、液态、薄膜以及动力电池、超级电容器和涂料等产品的研发方面，都取得了不同程度的进展。

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尽管如此，石墨烯的许多相关产品仍处在研发和概念阶段，目前我们对于石墨烯材料的应用还远未成熟，距离大规模制造和商业化应用还有较大距离。这种差距，从技术层面说，主要是石墨烯的合成方法还不够简便，所制备的产品难以满足要求。石墨烯的合成主要有机械方法和化学方法两类：前者包括微机械分离法（即海姆和诺沃肖洛夫的撕胶带法）、取向附生法（于金属钌上生成）和加热氧化法（透过加热氧化一层层分离石墨片）；后者包括化学还原法（利用肼将氧化石墨烯纸还原成单层石墨烯）和化学解离法。运用微机械分离法，虽可制备出单层或多层的石墨烯，但尺寸和厚度不易掌控，难以可靠地制备出大面积且具有单一厚度的薄片样本。其次，从化学角度看，石墨烯存在许多潜在的应用价值，然而由于缺乏适用于传统化学方法的样品，其在化学领域的研发、应用还存在许多困难，短期内恐怕难有重大突破。
英国曼彻斯特大学副校长科林·拜利曾说：“石墨烯有可能彻底改变数量庞大的各种应用，从智能手机和超高速宽带到药物输送和计算机芯片。”由此可见，这个“新材料之王”极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。
今天的石墨烯虽然还只是一种新兴材料，人们也还无法充分发挥它的特性，彻底释放它的潜能，但随着科学家对它的研究日渐深入，相信在不久的未来，它极有可能成为基础性材料，带动价值数万亿美元的高科技产业链，改变21世纪。
【石墨烯：异军突起的新材料】来源：北京邮电大学出版