易生产难应用的石墨烯

证券时报记者 李小平

日前，接受证券时报记者采访的两位石墨烯行业知名专家认为，石墨烯量产并非难事，而如何应用才是这个产业真正面临的难题。

“就石墨烯而言，近年来国内进展还是比较快，包括成立石墨烯产业联盟，这对国内石墨烯产业发展的支持力度比较大。但石墨烯的应用还面临很多难题，今后很长时间内还会处在探索阶段。”清华大学退休教授沈万慈表示。与此同时，浙江大学高分子系教授高超称，规模化生产线的相继投产说明，量产基本上没有问题了，也不是瓶颈问题，关键是后面的应用。

在国内石墨烯行业，沈万慈和高超两位教授颇具影响力。前者是业内公认的碳材料专家、同时还是中国非金属矿工业石墨协会专家委员会主任委员。高超的研究成果“碳海绵”，打破最轻固态材料的世界纪录。今年年初，“碳海绵”一经面世，A股市场的石墨烯股概念犹如获得兴奋剂，纷纷上涨。

目前，石墨烯从制备工艺大概分两种，一种是化学气相沉积（CVD）法、一种是剥离法。通常所说的石墨烯，为单层石墨烯片，是指用CVD法制做出结构比较完整的石墨烯片，而通过剥离方法做出的石墨烯，有单层，但更多的是多层。所以，剥离法生产的石墨烯，又称“微片石墨烯”、“小片石墨烯”。

在两位专家眼里，石墨烯量产并非难事。据介绍，在2004年英国科学家发现石墨烯之前，油印纸膜可以视为“简易版”的石墨烯，沿着油印纸膜查找出一条空隙，然后加入高分子硫酸，加热硫酸会气化，硫酸体积变大就会胀开，胀开后的微片，也可以视为多层石墨烯。

“现在国内的剥离方法，实际上就是分离得更加厉害。目前，天然石墨不贵，物理分离、粉碎又不缺设备，或者根据市场上现有设备稍微改装就可用。”在沈万慈看来，微片石墨烯制作工艺是一件很简单的事情。

石墨烯前景很广，它可以做用于纳米级的集成电路、高强材料等。让石墨烯能够发挥强度作用，就需要有一定的尺度。所以，大片石墨烯，是石墨烯行业未来的方向，也是石墨烯行业的难点。

沈万慈表示，用剥离方法做成的石墨烯，是很小的微片，要把它拼成大片，在实验室里可以自己组装，但这个难度比较大。就像把很多小布片拼成大床单，难度很大。目前，用剥离法做出来的石墨烯用途很小，除非是把微片拼成大块，而且还要不留痕迹，但每一片微片石墨烯在结构上都不一样，如何找到接头的地方，又如何抹平连接处，这个就比较有难度了。

如果说，大片单层石墨烯是行业亟待解决的难题，那么突破这个难点后，还需面临市场检验。

“石墨烯可以代替硅，也可以应用于触摸屏、汽车电池，但这只是理论可以，实际上还要做大量的工作。”对于石墨烯的应用，高超不太乐观地指出，即使石墨烯材料生产出了性能优异的产品，但至少还有风险，哪怕5%的风险，都会影响下游的需求。

今年年初，高超教授进行了石墨烯材料的应用探索，即基于石墨烯和碳纳米管两种纳米材料研制出“碳海绵”，该产品被称为是吸油能力最强的材料之一。而对于该产品的市场化，高超称，计划5~10年才能实现工业化应用，甚至不排除永远只是学术上的突破。

沈万慈称，要替代原来的材料，就得看性价比。用CVD方法做成的大片石墨烯，目前的成本还比较高，要形成市场还需要时间；微片石墨烯，工业化生产成本比较低，门槛也并不高，现在也有一些市场应用，还在试用阶段，比如做正负极活性材料导电体就有一定的需求，但这个需求量到底有多少并不清楚。其他比较有前景的应用领域，比如复合材料、高分子材料等，目前还没有出来真正的产品，也没有形成一个真正的市场。