石墨烯號稱“新材料之王”,是一種二維蜂窩狀純碳材料,集眾多特性于一身。它是目前最薄、最輕的材料,同時也是最強、最堅硬的材料。雖然石墨很軟,但是單層的石墨烯材料甚至比金剛石還硬。

如今，石墨烯被公認為“徹底改變21世紀的新材料”，世界各國科研人員都在竭盡所能進行研發(fā)工作，希望發(fā)現(xiàn)更多新興應(yīng)用領(lǐng)域。那么，作為“新材料之王”的石墨烯有哪些應(yīng)用呢？

1.下一代超級計算機。墨烯是目前已知導電性能最好的材料，這種特性尤其適合于高頻電路。因此，石墨烯被認為是硅的替代品，可制造超微型晶體管，用來生產(chǎn)未來的超級計算機。據(jù)稱，石墨烯制造的計算機處理器運行速度將會快數(shù)百倍，且能耗更低。

2.智能服裝。石墨烯的重要特點就是它的導熱、導電性?，F(xiàn)在市面上已經(jīng)出現(xiàn)了一些能夠“發(fā)電”的衣物。這種智能紡織品中帶有光伏材料或運動發(fā)電裝置，當手機需要充電時，衣服就能充當移動電源補給電力，而石墨烯的導熱性還能為人體提供紅外理療功能。

3.醫(yī)療傳感器。在對石墨烯橡皮泥進行的多項測試中，研究人員將這種符合材料分別放置在人的胸部和頸部，用來測量呼吸、脈搏和血壓。研究結(jié)果表明，對于應(yīng)變式傳感器和壓力傳感器來說，這種復(fù)合材料擁有前所未有的靈敏度，是現(xiàn)有傳感器的數(shù)百倍，未來有望應(yīng)用于醫(yī)療傳感器中。

4.“太空電梯”纜線。美國研究人員稱，“太空電梯”的最大障礙之一，就是如何制造出一根從地面連向太空衛(wèi)星、長達23000英里并且足夠強韌的纜。美國科學家證實，地球上強度最高的物質(zhì)“石墨烯”完全適合用來制造太空電梯纜線。為了激勵科學家發(fā)明出制造太空電梯纜線的堅韌材料，美國NASA此前還發(fā)出了400萬美元的懸賞。

5.太陽能電池。石墨烯透明導電膜對于包括中遠紅外線在內(nèi)的所有紅外線都具有高透明性，是轉(zhuǎn)換效率非常高的新一代太陽能電池最理想材料。而石墨烯優(yōu)良的彈性和延展性也使它成為制造太陽能電池最理想的候選者。

6.觸控面板材料。有研究人員表明，通過化學氣相沉積法就可以制成大面積的、連續(xù)、透明和高導電率的石墨烯薄膜，這種薄膜的能量轉(zhuǎn)率大約是鋁氧化銦錫的二分之一。目前，已經(jīng)有可穿戴設(shè)備開始考慮采用石墨烯觸控層，可以想象，未來的觸控世界有可能被石墨烯主宰。

7..航空航天材料。航材院基于鋁基石墨烯材料的研究，利用石墨烯高強、高模量的特性，以及航材院生產(chǎn)石墨烯粉末品質(zhì)高、比表面積大和易于分散的特點，成功研制出700MPa級別以上的石墨烯鋁基復(fù)合材料，以及彈性模量95GPa以上石墨烯鋁基復(fù)合型材。

8.新型塑料包裝。當下塑料包裝十分普及，但其防水性卻比較差。有研究團隊利用獨有的工藝將單層石墨烯與塑料聚合物膜結(jié)合在一起。加入石墨烯的塑料防水性提升顯著，實現(xiàn)了將水汽含量每天控制在0.000030g/以內(nèi)。此外，混合石墨烯塑料包裝延長了設(shè)備的保存期?；诩铀倮匣瘜嶒灥臄?shù)據(jù)，研究人員認為那些用混合石墨烯塑料包裹的產(chǎn)品有保存1年的潛力，對比常規(guī)塑料效果顯著。

石墨烯產(chǎn)業(yè)虛火太旺，亂象從生

公開數(shù)據(jù)顯示，目前全球石墨烯年產(chǎn)能已達到百噸級，業(yè)內(nèi)預(yù)計，未來五年到十年，石墨烯年產(chǎn)能將達到千噸級。到2020年，石墨烯產(chǎn)業(yè)化規(guī)模將取得突破，并達到千億級別。其中，新能源市場規(guī)模將突破534億元，復(fù)合材料市場規(guī)模將突破372億元，電子信息行業(yè)市場規(guī)模將突破267億元。

據(jù)CGIAResearch統(tǒng)計，我國石墨烯企業(yè)從2016年開始出現(xiàn)爆發(fā)式增長，僅2016年一年全國新增注冊從事石墨烯相關(guān)的企業(yè)數(shù)量就達到704家。截止到2017年2月，全國擁有石墨烯技術(shù)專利、從事相關(guān)制備、銷售、應(yīng)用、投資、檢測、技術(shù)服務(wù)的企業(yè)數(shù)量達到2059家。

其中擁有成形石墨烯業(yè)務(wù)的企業(yè)數(shù)量為533家。其中擁有石墨烯企業(yè)數(shù)量前三的三個省份分別為江蘇省、廣東省和山東省。

圖1全國石墨烯企業(yè)細分行業(yè)分布情況

從全國石墨烯企業(yè)細分行業(yè)分布情況我們可以發(fā)現(xiàn)，目前企業(yè)主要集中于石墨烯研發(fā)、應(yīng)用、銷售、技術(shù)服務(wù)以及制備，在石墨烯檢測方面全國僅有9家。

圖2每年新增石墨烯企業(yè)數(shù)量情況

結(jié)合圖2，可以看出我國石墨烯企業(yè)從2016年開始出現(xiàn)爆發(fā)式增長，僅2016年一年全國新增注冊從事石墨烯相關(guān)的企業(yè)數(shù)量就達到704家，但是大多以研發(fā)為主，有實質(zhì)性成形業(yè)務(wù)的企業(yè)數(shù)量僅為125家，說明行業(yè)快速發(fā)展的同時也造就了行業(yè)市場短期的急功近利的行為。

截至目前，全球30多個國家有超過500家企業(yè)涉足石墨烯及其應(yīng)用研究，幾乎每周都有關(guān)于研發(fā)石墨烯的實驗室傳出新成果的消息，其中有些成果可能會在未來惠及世界，但有些恐怕明知是在做無用功，卻以成果之名“講故事”以套取更多研發(fā)資金，讓不知情者將這些“成果”當作現(xiàn)實應(yīng)用，忽略其距離產(chǎn)業(yè)化還有相當長的距離。

目前，受制于技術(shù)瓶頸，石墨烯產(chǎn)業(yè)尚未形成完整成熟的產(chǎn)業(yè)鏈，研發(fā)制備企業(yè)和下游應(yīng)用企業(yè)脫節(jié)，產(chǎn)品技術(shù)水平參差不齊，市場發(fā)展不是很健康，甚至出現(xiàn)造假侵權(quán)、魚目混珠的現(xiàn)象。甚至有個別企業(yè)的產(chǎn)品披上“石墨烯”的外衣，把石墨當作石墨烯來賣；在紡織品中摻入一點所謂的石墨烯粉制成衣服，對消費者說具有美容養(yǎng)顏的作用。這給產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來了很大的傷害，然而，因有石墨烯噱頭，不明真相的投資市場關(guān)注熱度卻不降反增。

顯然，抱以急功近利的心態(tài)做產(chǎn)業(yè)是“活”不長的。而制定國家行業(yè)標準，并與國際標準接軌融合，將有助于石墨烯產(chǎn)業(yè)正本清源。

為了規(guī)范不良現(xiàn)象，中國石墨烯產(chǎn)業(yè)界提出四個標準化目標：一是做有意義的標準，以營造良好的產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境；二是促進典型應(yīng)用，圍繞表征測量做一些標準，為產(chǎn)業(yè)進一步應(yīng)用提供技術(shù)支撐；三是促進產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展，讓產(chǎn)業(yè)有一定集中度，形成有序競爭；四是促進產(chǎn)業(yè)標準深度融合各行各業(yè)。

未來的石墨烯產(chǎn)業(yè)會是一塊大蛋糕。當然,這塊蛋糕我們能夠切到多少是個未知數(shù)。取決于我們現(xiàn)在關(guān)注什么,我們需要關(guān)注的是引領(lǐng)未來的核心技術(shù),而不僅僅是今天的產(chǎn)品。當然,從一個實驗室材料和技術(shù)走到產(chǎn)業(yè)需要很長的路,需要投入、堅持和耐心。