石墨烯：无所不能的“神奇材料”

德国慕尼黑体育用品博览会上发布的采用石墨烯和纳米技术制作的运动服装。资料图片

石墨烯样品。资料图片

不同结构的石墨烯。资料图片

就在四个月前，投资45亿元的宁夏首条石墨烯改性三元正极材料项目正式在银川经济技术开发区投产。同时，宁夏石墨烯新材料应用技术研究院也正式揭牌。此项目的投产填补了我区石墨烯产业空白。究竟什么是石墨烯，它的出现有着怎样的意义？

填补宁夏石墨烯产业空白

可以这样说，石墨烯是当今世界最受瞩目的材料之一，虽然它只有一个碳原子那么厚，但它的强度却是钢的100倍，而且灵活度非常高。自从2004年科学家成功从石墨中分离出石墨烯，涉及石墨烯的专利清单每年都在呈指数增长。石墨烯所带来的技术革命，正在一点点地改变着这个世界，当然，宁夏也在其中。

“8月份的时候，我们带着第十四届全国网络媒体宁夏行记者团的记者们，去宁夏汉尧石墨烯储能材料科技有限公司考察参观，大家都对这一新材料的应用充满好奇。”宁夏石墨烯储能材料应用技术研究院副院长王欣全介绍说，目前该公司先期已投资25亿元的石墨烯改性三元材料、导电浆料项目进入设备的进厂和安装阶段。

“石墨烯新能源产业化项目计划投资85亿元，实施年产3万吨石墨烯改性三元材料及1万吨石墨烯导电浆料项目等5个项目，项目建成后，可在银川市形成石墨烯储能材料基本的产业链条，实现年产值150亿元以上。”宁夏汉尧石墨烯储能材料科技有限公司负责人说。

“石墨烯三元正极材料和导电浆料是动力电池的核心材料，直接关系着动力电池的性能。石墨烯改性三元材料在倍率性能和循环稳定性方面明显优于传统三元材料，能够大幅提高新能源汽车的续航里程。”王欣全说，“从我的角度来看，新能源汽车及动力电池市场的春天才刚刚开始。三元正极材料的投产，将大大提高锂电池的倍率性能，降低了锂电池的内阻，进而从材料上解决电池续航时间短的瓶颈问题，可满足国内国际动力汽车锂电池亟需的技术及规模需求。”

无所不能的石墨烯

“石墨烯有助于解决世界水危机，由石墨烯制成的膜可以让水通过，但把盐过滤掉。换句话说，石墨烯可以彻底改变海水淡化技术。”王欣全介绍说，在2018年的一项研究中，澳大利亚联邦科学与工业研究组织的研究人员使用了一种被称为“graphair”的石墨烯，仅过滤了一次，就将海水净化为了饮用水。过滤中只用到了加热装置、石墨烯、薄膜过滤器和一个小水泵，该项技术有望在未来得到推广。

“因为石墨烯实际上是不可渗透的，所以，有一天也许可以用石墨烯涂层来消除腐蚀和生锈。”王欣全表示，玻璃器皿或覆盖石墨烯涂层的铜板可以作为盛放具有腐蚀性、强酸性物质的容器。“石墨烯可以带来真正的行业变革，它可以用于保护产品免受空气、气象要素或腐蚀性化学品的损害，应用在医疗、电子、核工业甚至造船业等行业上。”

而在未来的医学领域，人体中植入石墨烯，可以读取人类的神经系统或与细胞对话，帮助医生更好地监控病患的身体，也可能有助于诊断和调整一个人的生物系统以达到最佳的健康状态。“石墨烯薄而坚固，其可吸收的冲击力是用于制作防弹背心常用材料的两倍。另外，石墨烯是超轻的，因此对磨损的限制较小。不仅是防弹背心，石墨烯也可以用于制作其他防弹表面，例如防弹窗等。”王欣全说。

博物档案

石墨烯又被称为“黑金”、“新材料之王”，被誉为改变21世纪的“神奇材料”，不仅在航空航天、太阳能利用、纳米、电子学、生物医疗、复合型材料等领域有广泛运用，还在服饰、日用品等也独具商业应用潜能。石墨烯是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料；是获得诺贝尔奖的21世纪“神奇材料”。石墨烯的出现会给人类的生活带来巨大改变，比如石墨烯电池20秒钟就能充满电且使用半个月，比如石墨烯电池的电动汽车充电10分钟能续航1000公里，这将是对世界的颠覆。

本报记者 王敏