诺贝尔奖获得者安德烈·盖姆：石墨烯的应用机会是无限的

中国发展网 记者刘丹阳报道 10月13日，石墨烯领域奠基人，诺贝尔奖获得者盖姆教授在中国发展50人论坛-石墨烯专题研讨会，暨安德烈德通石墨烯金秋茶话会上发表致辞，他在演讲中指出，我们可以做各种各样的石墨烯的应用，当然还有其他的材料的结合，2D的材料，这都可以给大家提供一个很大的平台来利用，根据不同的需求，根据具体的应用，具体的行业，有很多的机会，现在都是无限的。

石墨烯领域奠基人，诺贝尔奖获得者安德烈·盖姆教授 安然摄影

以下为安德烈·盖姆演讲原文：

大家好，首先非常荣幸能够来到青岛，天气也是非常好的，每次来的时候这个天气都很好。我也是一个做基础科学的科学家，所以说我是主要研究基础科学的，但是我也跟几家公司和大学进行合作，所以说我也在产业领域有所接触，包括石墨烯的产业化。所以说我也积累了一些个人的经验和看法，首先我们来看一下宏观的政策方面，包括宏观的产业方面，有的时候你可能感觉到非常的失望，那就是石墨烯并没有像阿里巴巴，以及像中国的互联网企业发展的这么快，主要它不像软件一样只需要编几行代码就可以成为千亿富翁，在几个月之内就可以成为富翁这样的情况。所以说石墨烯的发展它可能至少需要30到50年的时间才会有一个成熟的材料，而石墨烯有很大的机会，包括它有很多的产业的应用，包括它是最好的也是最薄的材料，所以在很多性能方面它都是比较好的，它比其他的材料要好的多，它有很多的应用，包括从学术到产业的应用。当然从学术到产业还需要至少5年的时间，才能够真正实现产业的应用，从实验室走入到产业当中，才能够真正研制出一些消费性的产品。

为什么会有石墨烯这个产业？之前的演讲者已经提到过了，这是一个非常好的材料，包括它的厚度，以及韧性都是非常好的，在所有的材料的结构当中，包括钢铁、硅、塑料等等，它都有自己的优越性，很多的材料都是3D的，比如说还有很多的材料他们是2D的，他们可能只有一个分子甚至一个原子那么厚。而且除此之外，当你拿着这个材料的一层，它的性能有的时候会跟整个材料是一样的，但有的时候是不一样的，如果你把这个材料的一层切下来的话，它们的性能就会有所改变，有一些性能就完全消失了。

那么我们面临各种各样的材料，不仅仅是石墨烯，我们还有其他的2D材料，比如说氮化硼的材料，他们都是2D的，这个是列出的很多2D材料，在5年之前很多的材料是不能生产出来的，但是现在已经有了很大的进步。在2D材料当中我们谈论最多的就是石墨烯，有的时候石墨烯有这种特性，比如说它的导电性是非常好的，但是在其他的方面可能并不是特别好，它们就可以由其他的2D材料取代，根据所需要的特性来选择合适的2D材料取代石墨烯。虽然在学术界的领域，大家谈论石墨烯比较多，但是在其他的一些特性方面，可能石墨烯还是比较短缺的。

谈到有很多的2D材料可以选择，可能我们在10年之前根本就没有发现，而人类发展的历史总是来利用我们各种各样的材料，包括我们身边的材料，石头、木头等等，我们消费的也是身边最容易找到的材料，而其实这种2D材料在一定的领域之内，它的应用也是非常大的，但是它们可能需要10年甚至上百年的时间才能真正实现产业化，这一点也是无可避免的，这样的话可以真正提高人类的生活。而对于在这方面产业相关者以及政策的决策者，必须要有足够的耐心，所有的产业发展都需要一定的时间，包括材料科学更是如此，我们也需要等待，需要有足够的耐心，真正实现这个产业化，包括石墨烯可能也需要另外5到10年的发展。

那么在五年之前谈石墨烯的应用，比如说在2004年的时候人们谈它的应用根本是不可能的，应用还遥遥无期，因为那个时候我们只能在实验室里面做，只能够产生非常小块的非常少数量的石墨烯，它只能用于进行科研，我记得在2009年的时候，我和成教授一起开发了孵化石墨烯，产业找到我们，公司找到我们，说我们需要你们的材料用到我们产业当中，那个时候我跟他说，我们的这个材料非常非常小，那个时候公司还跟我们说，没有关系，我们也可以用一立方米的材料，对我们来说就是足够了。而现在已经有了很大的改变，仅仅在五年之内，现在我们这个材料可以用到各种各样的领域，包括晶圆的生产，可以生产多层以及单层的生产，而且我们可以将它用于各种各样的电子元器件等等。

这个是关于石墨烯的应用，来自学术界的，包括来自于产业界对于石墨烯的想象都是非常丰富的，他们觉得可能有10万多个应用，我们可以做这个做那个，就像科幻片一样。所以在过去的几年里，有些应用是这么的广阔，所以我们可以评估在今后这些年它将替代硅成为下一代集成的材料，所以有可能这将会用在DNA的测序还有其他各种学术的应用、各个领域。所以我想谈一下，给大家举两个例子，也就是在哪里，而且实际上他们已经在运行当中了，也就是消费材料不仅仅是工业上的材料，主要是用在这些复合材料上，比如说涂料、电池，在刚才的发言人都讲到了。

谈到热管理，这里有很大的产品，所以在中国的卫星行业上，还有空间行业上，我参与了很多的公司，比如说我们把石墨烯用在LED上，我们很惊讶的看到这提高了很多的产品性能，比如说温度可以提高15度，也就是在能源节约上更好，所以您可以看到这些，在网上都可以买到这样的材料。还有就像我们很多的乐队都可以用到这样的材料，有意思的是这些业务作为学术机构，我们实际上并不了解它实际上的运行，多数人这么说，因为石墨是这么相似的导电性，在多数情况下我们用石墨是用来热管理，热导，这是很重要的它的可以从石墨烯热表面的切割都是很有利的。比如说从更多的案例中都存在现在的产品当中，而且这些还没有研究它具体的机制，所以现在这个行业的情况就像如果没有我们建议的话，他们不断的是在尝试着，就像做饭一样，他们总是用各种方法去尝试，或者来寻找这些材料能够用在什么什么样更多的领域，我们也应该听取更多的反馈。

另一个建议，我们用于不同的这些复合材料，也就是人们一开始可以看到总是说石墨烯是多么好，用于这些复合的材料，它有的时候可能还没有达到这么完美的程度，多数情况下它是用在这些电子上面，比如说一个石头从空中掉到窗户上可能会打碎，现在我们用了石墨烯的材料，这些复合材料就可以保护您的健康和安全，而且改进和提高产品的效率。当然在电子方面上，不仅仅是在这个领域，刚才很多专家也谈到过石墨烯用在轮胎上，我不是很确定，当然有数千个出租车在北京都使用石墨烯轮胎，很遗憾我还不知道这些具体的效果。这至少证明了我们有很大量的轮胎是基于石墨烯的应用，我们需要去调查一下，所以这种复合材料也就是碳纤维使用石墨烯的情况，已经在空间行业上应用了。

一个案例是您可以买一双鞋，也就是这样的运动鞋，是石墨烯强化的鞋底，当然我没有参与这个工作，我知道它的结果是50%的强度提高了，而且50%的更有弹性和更坚实，穿起来更有抓地力，所以也提高了体育运动的效率。当然这也是我们石墨烯发展的一个应用，所以这样迅猛的应用以前从来没有过。还有一个应用我可以谈一下，我可以谈好几个小时，可能我们今天下午会有很多这样的讨论，但是我要讲最有意思的一个案例，也就是在中期的应用当中是我最喜欢的材料，不一定是石墨烯，它是它的下游衍生品，这是一种材料，现在已经有了，当然它是可以大量的生产，您看到可以做出很好的膜，所以这些材料是有不同的厚度，可以做出好几平方米很薄的材料，根据您的需求，这个实验可以让大家了解它是多么的与以前不同。我们可以看到它本来是真空的，又是透气、透水，它有非常微小的洞，所以我们做了很多的气体实验，这是完全渗透性的，任何材料都可以渗透，比如一厘米的玻璃都可以。当然我们也看看水在这方面的渗透是怎样的，您可以看到10微米厚的膜，然后把它加热，您可以看到蒸汽从这里出来，一般来说这是没有阻力的，如果是谈到水的晶圆的话。所以这是一个非常与众不同的，它可以收缩，在水的情况下就变成完全是渗透性的，可以让蒸汽穿过，所以它也是很好的应用，它可以用作筛子，可以过滤所有的这些分子，事实上这是非常小的分子，比如海水中的分子都可以留下来。所以在过去的两年当中，我们控制切割，在这个级别上做了很多的学术研究，现在我们用它做过滤，也就是在海水应用当中，这样就可以使净水在这个筛子上过去。

所以还有很多的应用，关于它的功能，这些材料是另一个案例，当然它过不去，因为您可以看到它的各种各样的油料的应用，但是它是可以看到用这个膜可以分离，所以你可以看到轻脂性的油料可以在这个膜上被分离出来，一厘米的情况下也可以渗透过来。所以属于当你需要改变很多筛子的直径，你也可以做各种各样的应用。我还要提一下，比如说您可以完全清除所有的功能，只留下一个，也可以完全消除这些应用。所以回到这些氧化石墨烯，当然石墨是很硬的，它是铜制的，它很难变成膜，但是这个技术可以做出非常稳定的膜来，用石墨来做，放在任何表面上，当然它在热和化学上都是稳定的，这些材料您可以用在很多比如侵蚀性的物质上，高温的环境下，您可以盖在任何的材料上，用这个很薄的膜来覆盖，它可以承受热，还有酸碱质，或者刹车片上，这是我的主意，关于工业的应用。

所以这种石墨的涂料，这是来自氧化石墨烯，它就剪成这样非常新型的涂料，所以它们就像姐妹一样，非常好的辅助彼此，使这些材料在现在的应用当中更加体现出它好的性能，比如说在以轻脂性的油料分离方面，我想它应该在工业上在未来得到更多的开发，当然我们也听到了刚才的发言人谈到其他的应用，比如女性石墨烯还有男石墨烯等等，所以我们看到CVD石墨烯都是准备好了应用了，当然这里有很长的名单，除了电子鞋方面，今天早上徐教授也谈到了其他的应用，还有比如说储能、燃料电池等等，还有同位素的分离等等。

所以我们作为政策制定者，我们在处在这样一个工业应用和开发的年代，也就是新材料的创新年代，我们很高兴有很多机会，但是问题是它不仅仅是差别，比如说学术和行业之间的沟通，行业总是在寻求比较好的材料，就像我们做饭的这些原料一样，总是寻求更好的性能，所以有很多机会来开发它的功能，来解决这些具体的问题。比如说厚度上，或者说把10减到2，大的尺寸，小的尺寸，小的一般是用来做复合材料，大的尺寸用来做强度更高的材料，所以这是可以做一些功能化的开发，可以分散油料，也可以扩散水。所以我们可以做各种各样的石墨烯的应用，当然还有其他的材料的结合，2D的材料，这都可以给大家提供一个很大的平台来利用，根据您的需求，根据您具体的应用，具体的行业，有很多的机会，现在都是无限的。感谢。