「石墨烯之父」：請多給石墨烯一些耐心

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英國曼徹斯特大學教授安德烈·海姆，是世界上最早成功剝離出單層石墨烯的科學家之一，並獲得了2010年諾貝爾物理學獎，因此又有「石墨烯之父」之稱。

安德烈·海姆日前對筆者說：「一般來說，一個新材料從實驗室走到產業化需要40年左右的時間，但是石墨烯只用了不到10年。這是因為石墨烯有很多優秀的特性，它的堅硬程度、導電導熱性等等，讓石墨烯成為了從學術研究轉化到實際應用最快的材料。」

安德烈·海姆在接受採訪（圖片來自網路）

安德烈·海姆說：「中國在石墨烯產業化應用方面起著引領世界的作用，中國做的已經超出了我的想像。」

9月下旬，第四屆中國國際石墨烯創新大會暨中國國際石墨烯材料應用博覽會在南京舉行。圖為參觀者在參觀石墨烯潤滑油。人民視覺

石墨烯為生活用品「升級」

人類生活方式的變革，與新材料的發明發現有著密切的關係。傳說中，3000多年前，腓尼基人在海灘上燒火，無意中發現了玻璃。通過玻璃製成的透鏡，荷蘭科學家列文虎克發現了細菌，開啟了微生物學的征程。1939年的紐約世博會上，人們首次看到了由杜邦公司製造的尼龍——世界上第一種全部由人工合成的纖維，如今，尼龍被廣泛應用於纖維織物、家居裝飾用品、體育用品、樂器的弦和汽車零部件中。

如今，石墨烯可以算是新世紀有望再次顛覆人類社會生活的新材料。它早已走出了實驗室，開始了如火如荼的產業化進程；它不僅能在諸如超級計算機等高科技領域為人類帶來福音，也能夠為我們的日常生活用品更新換代。

參觀者在參觀展出的石墨烯發熱壁畫

（圖片來自網路）

更重要的是，石墨烯為我們打開了一扇認識二維材料的大門。「隨著研究的深入，我們發現石墨烯並不是單一的，它有很多兄弟姐妹，在結構上和石墨烯很相似，有不同的作用。」海姆說，「石墨烯給了我們一個寬泛的概念，其他一些類石墨烯的材料也不一定用碳製成。就如同我們說『木材』，我們沒有特指一種樹木。對石墨烯的研究正是讓我們看到，許許多多像石墨烯這樣的二維材料，我們面前的路還很長。」

有人將石墨烯形象地稱為「工業味精」，即在一些傳統產品中加入石墨烯成分，就可以將原有產品的性能、使用壽命等大大提升。

參觀者在參觀展出的石墨烯LED燈具

（圖片來自網路）

冷靜一下，石墨烯尚未完美

我們也必須看到，石墨烯距離真正、廣泛的市場化應用還有很大發展空間。根據石墨烯導熱、導電等特性，目前推向市場上的產品以電池、充電寶、加熱器材等為主，出現了一些趨同化傾向；諸如海水淡化膜等工業化應用尚處在試驗階段。

而一直被給予「引領人們從硅時代走向碳時代」厚望的石墨烯，在製作晶體管的探索中，也面臨著一系列問題。例如，晶體管的一個必要屬性叫做「帶隙」，它是電路呈現出「開」「關」兩種狀態的關鍵所在。而石墨烯的導電性太好，不存在帶隙，也就無法直接應用在晶體管上。如何在不影響石墨烯其他特性的前提下，為石墨烯加入帶隙，是石墨烯能否真正取代硅，開啟超級計算機新時代的關鍵所在。

不過，正如安德烈·海姆所言，我們需要有足夠的耐心，給石墨烯足夠的時間。石墨烯從實驗室製備到目前的產業化進程只有不到十年的時間，這對於一個新材料而言，可以說僅是度過了「嬰兒期」，未來還有無限的可能性。

一名參展商在展示石墨烯基柔性鋰離子電池

（圖片來自網路）

然而，這無法撼動石墨烯作為頗具革命性的新材料的地位。很多國家也正是看到了石墨烯的巨大潛力，出台了多種政策，支持石墨烯的研發。例如，2002—2013年間，美國國家科學基金會關於石墨烯的資助項目有近500項；歐盟委員會2013年將石墨烯列為「未來新興技術旗艦項目」之一，該項目將獲得10年內共計10億歐元的資金支持；韓國於2013年公布了2014—2018年產業技術開發戰略，推動石墨烯材料與零組件的商用化。

2015年，國家發改委、工信部和科技部三部門聯合發布《關於加快石墨烯產業創新發展的若干意見》，明確提出將石墨烯打造為先導產業，到2018年建立起石墨烯材料製備、開發、應用等關鍵環節良性互動的基本體系，到2020年形成完善的石墨烯產業體系。

材者，凡可用之具皆曰材；料者，量也。石墨烯之於材料，正如同《說文解字》中的解釋。它來源於常見的石墨，因取量之小，剝離出單層結構而名石墨烯；又因處處可用而大放光彩。毋庸置疑，石墨烯的時代已經來臨。

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