石墨烯是啥神奇材料？ 浙大专家解读石墨烯魅力

在杭州低碳科技馆举办的“诺贝尔奖与新材料、新能源主题展”上，孩子们正在观察一块超轻的三维石墨烯新材料。(资料图)视野网供图

浙江日报杭州10月23日讯 国家主席习近平23日访问曼彻斯特大学，参观石墨烯研究院。石墨烯这一人们视为“引领未来”的新材料有哪些独特价值，产业化前景如何？记者23日采访了浙江大学高分子系教授高超，他领导的团队曾利用石墨烯制备出“碳海绵”，创造了2013年全球最轻材料的纪录。

石墨烯的发明者是曼彻斯特大学科学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖罗夫，2004年，他们用胶带一层一层把石墨变薄，得到了只有一个碳原子厚度的单层石墨。石墨烯极薄，又具有极佳的强度、导电性、导热性等物理性能。两人因此获得2010年诺贝尔物理学奖。

高超说，石墨烯发明后，各国科学家在其上下游展开深入研究：如何多快好省地制备原料；如何制造石墨烯纤维、薄膜等材料以及如何将材料进一步用于蓄电池、可穿戴设备等器件的制造。目前，中英两国均位居世界上石墨烯科研最为领先的国家之列。

曼彻斯特大学一直是全球石墨烯研究重镇。高超介绍，曼彻斯特大学注重拓展石墨烯学术研究前沿，在研发各类新奇的石墨烯器件上尤具自身特色。“如2014年底，安德烈·盖姆就提出一项新发现：石墨烯虽然不透水，却能让质子通过，因此可以作为把氢气从空气中分离的过滤网，用在燃料电池里。相关成果发表在《自然》杂志上。”高超说，石墨烯一般需要和其他材料相结合才能制成新型器件，曼彻斯特大学的研究有助于在原理和工艺上探索这种结合的可能性。

今年6月，曼彻斯特大学还主办了“石墨烯周”，吸引众多中小企业家和产业界其他人士前来，以发现与世界一流研究人员进行合作的重要机会。

中国在石墨烯领域的优势更多地体现在应用研究上。比如，作为原料的单层石墨烯长期缺乏快捷、安全的工业制备方法，而高超团队找到一种更加优越的氧化剂，使单层石墨烯的制备时间从10小时减少到1小时，制备过程中不产生有害物质，从而极大地降低了工业生产的成本。

我省宁波在石墨烯领域的产学研合作上也取得了良好成效。中科院宁波材料所在2008年就从美国引进刘兆平博士，组建石墨烯专业研究团队，历时4年，发现了新的化学剥离技术，使石墨烯从实验室走上工业化生产线。2011年，设计建成年产30吨的石墨烯中试生产线。2013年，宁波材料所培育的宁波墨西科技有限公司首期年产300吨的石墨烯生产线建成投产。2014年“宁波市石墨烯产业产学研技术创新联盟”成立，并组织发布了《宁波市石墨烯技术创新和产业发展中长期规划(2014-2023)》，石墨烯在宁波未来的产业化发展前景看好。

高超表示，人类想进入“石墨烯时代”，享受其广泛应用于蓄电池、智能手机和交通工具等带来的福利，还有大量的技术问题有待突破，需要政府持续投入资源，也需要企业界耐心培育技术直到其成熟：这也是曼彻斯特大学向我们提供的有益经验。