中国工业报:石墨烯材料肩负的战略使命

华为Mate 20X自2018年10月份发布后,逐渐成为年度备受关注的旗舰机之一。该机不仅在基础配置上采用7纳米工艺的麒麟980处理器,而且还创造性地采用了石墨烯+液冷散热系统(HUAWEISuperCool)组合的散热系统,使其急速冷却性能更具优势。加之,这是石墨烯技术首次应用于智能手机,因此该机受到广泛关注。

或许,仅仅通过一部手机,并不能完全看出石墨烯这种材料到底肩负着什么样的战略使命,或者说对科技的发展和时代的进步具有什么样的重要意义。石墨烯是由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。它几乎完全透明,仅吸收2.3%的光,但又非常致密,就连最小的气体原子(氦原子)也难以穿透。在业内,石墨烯被称为迄今为止在自然界中发现的惟一厚度最薄、硬度最高、导热导电性能最好的新材料,另有“新材料之王”“黑金子”“神奇的材料药水”等美誉。

关于石墨烯的“身世”,或许科研领域的很多人并不陌生。早在2004年,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦·诺沃肖洛夫一起成功从石墨中分离出石墨烯,证实了石墨烯是可以单独存在的,打破了人们对石墨烯“无法单独稳定存在”这种假设性结构的认知。这一成果最终荣获2010年诺贝尔物理学奖。

石墨烯由于具有非常突出的光学、电学、力学特性,在微纳加工、材料学、生物医学、能源和药物传递等方面具有重要的发展潜质。曾有科学家预言,这种新材料将“彻底改变21世纪”。任正非也曾预言:“未来10到20年,石墨烯时代将颠覆硅时代。”无论是石墨烯材料耀眼的“身份”,还是科学家、企业家的预言,都折射出石墨烯材料对推动时代进步所具有的重大意义。

未来石墨烯产业的市场潜力和发展空间可谓超乎想象,欧盟、中国、美国、英国、韩国等纷纷将这一具有革命性意义的新材料研究提升到了战略高度,并投入巨资加快石墨烯的技术研发和产业化发展。目前,石墨烯已广泛应用于基础研究、传感器、晶体管、柔性显示屏、新能源电池、海水淡化、储氢材料、航空航天、感光元件、复合材料、生物等诸多领域。

在我国,国家对石墨烯技术的发展高度重视,相继出台了中国制造强国战略重点领域技术路线图、《关于加快石墨烯产业创新发展的若干意见》等系列利好文件,对石墨烯产业的发展予以指导和大力支持。

石墨烯技术此前也被很多专家视为中国在材料领域实现“弯道超车”的重要契机。实际上,2015年就曾被称为“中国石墨烯产业的爆发元年”。之后,我国石墨烯产业的研究和应用持续升温,发展势头更是突飞猛进。

仅仅是在2018年,有关石墨烯材料的捷报和重磅消息就接连不断。除了华为Mate 20X手机首次应用石墨烯技术之外,还有多条新闻频频刷屏:1月3日,浙江大学高分子科学与工程学系高超团队正式宣布,一种新型石墨烯-铝电池诞生;3月31日,中国首条全自动量产石墨烯有机太阳能光电子器件生产线在山东菏泽启动;6月27日,中国石墨烯产业技术创新战略联盟发布新制订的团体标准《含有石墨烯材料的产品命名指南》。

而在2018年11月份,一则关于石墨烯材料应用到护眼仪的消息再次刷屏。一种名为“范儿石墨烯恒温护眼仪”的新型仪器采用石墨烯温感热敷,并通过远红外热疗、双层气压按摩等活化眼部细胞,增强眼部供氧,从而起到呵护眼睛的作用。有关专家预估,中国的石墨烯市场将占据全球石墨烯市场份额的一半以上,成为全球石墨烯行业发展最强有力的推动力量,在全球石墨烯市场上占据主导地位。

目前,中国在石墨烯科研方面已走在了世界前列,而且正处于从实验室研究迈向工业化生产、产业化应用的关键时期。在化学、材料、物理、生物、环境、能源、通信等众多领域均已取得一系列重要进展。有关石墨烯制备及相关应用开发企业的数量也正在快速增长中,涉及产业链的多个方面。

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责任编辑:马嘉悦
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