美国的石墨烯研究是否落后于世界其他国家?

如今在石墨烯深层研究专利方面处于领先地位的是韩国;在石墨烯应用开发方面开展工作范围最广的是欧洲;而在石墨烯制造基础设施(开发与实施的结合处)方面的许多最佳想法都可以在中国找到。这是怎么发生的?为什么美国没有成为石墨烯的顶级卓越中心之一?

从历史上看,美国一直将自己视为许多重要研究和技术开发领域的先驱。事实上,世界上许多其他国家也是这样看待美国的。在太空研究、医学、电子学、软件、人工智能、互联网普及、下一代教育和许多其他重要领域的突破和发现方面,美国在战略方向和旨在推动人类进步的具体成就方面都具有领导地位。然而,在当今的一个关键领域,美国在元素研究和知识基础方面远远落后于许多其他发达国家,这就是先进材料石墨烯。

目前,不少石墨烯领域的思想领袖都在关注欧洲、韩国甚至中国在这一关键材料方面的发展。专家们会告诉你,如今在石墨烯深层研究专利方面处于领先地位的是韩国;在石墨烯应用开发方面开展工作范围最广的是欧洲;而在石墨烯制造基础设施(开发与实施的结合处)方面的许多最佳想法都可以在中国找到。这是怎么发生的?为什么美国没有成为石墨烯的顶级卓越中心之一?让我们看看最近的一些发展。

2013 年,欧盟拨出 10 亿欧元,资助了其历史上最大的单一目标研究项目 “石墨烯旗舰项目”。根据维基百科,”石墨烯旗舰””……代表了一种新形式的联合协调研究计划,其规模前所未有。通过学术界和工业界的联合,研究工作覆盖了从材料生产到组件和系统集成的整个价值链,并瞄准了一系列利用石墨烯独特性能的具体目标”。美国是否有类似的石墨烯重点资助项目?没有。好吧,至少有一个战略?基于共识的统一方向?别看这里。不存在。

至于美国的石墨烯工业活动,国内有几家石墨烯复合材料生产商和一些氧化石墨烯供应商。那么高质量、单层、所谓 “自下而上 “的石墨烯薄膜呢?美国只有两家商业生产商生产单层 CVD 石墨烯薄膜,其中只有一家专门生产这种薄膜。因此很明显,欧洲、韩国和中国在高质量石墨烯方面远远领先于美国,甚至可能领先十年或更久。这并不是说美国没有几家大型跨国企业拥有自己的石墨烯实验室能力。很多企业都有。但到目前为止,他们并没有谈论自己所拥有的技术,更不用说分享进展或试图就标准或其他方面的方向或战略达成共识了。

不过,美国石墨烯界也有一些人正在努力弥补这一差距。2017 年 3 月 15 日,莱斯大学教授吉姆-托尔(Jim Tour)在众议院能源与商业委员会作证,他是全国公认的石墨烯领域专家,讲述了美国在石墨烯研究方面的落后程度。以下链接指向一篇文章,该文章描述了这一差距的本质,甚至谈到了石墨烯 “人才外流 “的问题,即美国最优秀、最聪明的人才都去了最感兴趣的地方–海外。

https://news.rice.edu/2017/03/16/tour-testifies-on-capitol-hill-about-graphene-space-race/

公平地说,美国政府正在为石墨烯研究拨款。国防部、国家科学基金会和能源部都在资助石墨烯研究。但这项工作没有结构、协调或统一的战略。与许多美国式的努力一样,漫无目的地向缺口或问题砸钱似乎就是当今的战略。此外,在我写这篇文章的时候,石墨烯领域还没有标准来指导进展。到底什么是 “石墨烯”?石墨烯 “的纯度要达到什么程度才能被称为 “石墨烯”?石墨烯薄片可以有多少层而仍然是 “石墨烯”?石墨烯的导电性要达到什么程度?有多透明?这些悬而未决的问题限制了研究的进展。

那么,美国在石墨烯研究方面落后了吗?毫无疑问。如今看来,领导力和进展必须来自私营企业。但这并不一定是致命伤。一个成功的例子是,美国半导体产业在很大程度上是在没有政府任何 “曼哈顿计划 “式的努力,甚至没有任何类似 “石墨烯旗舰计划 “的努力的情况下取得成功的。半导体公司和高管很早就知道,在高层次上,当他们在标准和方向上通力合作时,他们的力量会强大得多。 因此,他们从一开始就合作制定战略,研究如何以及应该如何前进,成立标准委员会,为技术的快速发展所必须进行的创造性破坏创造一个同质化的 “聚集 “环境。同样的事情也可以发生在美国的石墨烯领域。但毫无疑问,今天我们在这一领域已经落后了,而且进步的速度非常快。是时候开始在石墨烯领域奋起直追了。

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