摘要 欧洲两位科学家通过研究石墨烯获得诺贝尔奖后,短短几个月,石墨烯因其引发新一轮材料革命的潜质正在全球受到热捧。而当四川金路树脂股份有限公司宣布与中科院合作开发石墨烯后,国内各路大军的...
欧洲两位科学家通过研究石墨烯获得诺贝尔奖后,短短几个月,石墨烯因其引发新一轮材料革命的潜质正在全球受到热捧。而当四川金路树脂股份有限公司宣布与中科院合作开发石墨烯后,国内各路大军的石墨烯热达到高潮。看上去,在这个被誉为将引发新材料产业革命、有可能改变下游产业格局的新产品上,国内企业与国外同时起步了。但是,记者在最近就此进行采访时,不少专家和企业负责人都表示,对石墨烯的投资风险很大,业内应该慎重。
革命性的石墨烯
记者采访了多位专家和企业相关技术人员后了解到,石墨烯是由单个碳原子呈六边形排列而形成的一种纳米级材料,因为只有一个碳原子层,其约0.34纳 米的厚度相当于头发直径的二十万分之一。就是这样一种肉眼根本看不到的材料,却因其在导电性、韧性等方面的突出特性有望在半导体产业、光伏产业、锂离子电 池、新一代显示器等传统领域和新兴领域带来革命性的突破。
首先,石墨烯有望让计算机处理器的运行速度快数百倍。硅作为目前半导体产业的最重要原料,有着“微电子大厦的基石”之称,而这块基石一旦被石墨烯取代,计算机的运行速度将产生质的飞跃。
中科院物理所从事石墨烯研究的张广宇研究员告诉记者,由于受到材料本身属性的限制,在室温下硅基处理器的运行速度达到3GHZ后就很难继续提高。硅 的载流子迁移率(即载流子在电场作用下运动速度快慢的量度)仅为1000~2000cm2/Vs,而石墨烯的这个指标能够达到几十万甚至上百万,是迄今发 现的载流子迁移率最高的物质之一。这一特性意味着一旦石墨烯能够取代或部分取代硅,计算机处理器运行速度有望达到100GHZ甚至1000GHZ。
其次,石墨烯有望引发触摸屏和显示器产品的革命,制造出可折叠、伸缩的显示器件。张广宇说,石墨烯既透明又导电的特点,使得它作为透明导电膜的潜力非常大,而透明导电膜正是触摸屏和LED显示屏的重要组成部分。
据了解,目前这类产品中的透明导电膜材料主要是氧化铟锡,但是氧化铟锡相对于石墨烯韧性较差,在折叠或是拉伸时会影响影像效果。石墨烯取代氧化铟锡 后能制成可折叠、甚至伸缩的显示器件。目前国外科研机构对石墨烯在这个领域的应用研究比较热,进展也较大。去年诺贝尔奖颁布之前,韩国三星公司和成均馆大 学的研究人员已经制造出由多层石墨烯和玻璃纤维聚酯片基底组成的柔性透明显示屏。一旦这种触摸屏能够实现量产,研究人员认为,从理论上来讲人们可以卷起手 机,然后像铅笔一样将其别在耳后。
再次,石墨烯可以推动超级电容器发展,使得同等体积的电容扩充5倍以上的容量。目前全球超级电容器已经在数码相机、电动车系统、变配电站、智能水表、太阳能发电和风能发电等领域开始使用。
据了解,超级电容器是介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置,能够在几秒钟内完成充电,容量能够达到几百甚至上千法拉。超级电容器是通过 导体表面来存储电荷,适合电子聚集的有效表面积越大,容量就越大。而石墨烯具有超大的比表面积,单层石墨烯的比表面积能达到2630平方米/克,是极为理 想的超级电容器储能材料。实验表明,使用石墨烯作为电极的超级电容器能够产生相同体积电容器6倍以上的容量。
此外,石墨烯还能大幅提高锂离子电池性能。目前石墨类碳材料已经成为锂电池最主流的电极材料,石墨烯加入锂电池电极中能够大幅提高导电性能。实验证 明,将石墨烯应用于锂电池的负极材料中,其比容量可以达到540mAh/g以上,如果在其中掺入碳纳米管后,负极的比容量可以达到730mAh/g,而目 前普通的人造石墨负极的比容量只有 370mAh/g。
除此之外,石墨烯因其超出钢铁数十倍的强度也有望被用于制造纸片般薄的超轻型飞机材料、超坚韧的防弹衣,和“太空电梯”的缆线,在这些领域将引发革命性的突破。
追捧热潮此起彼伏
石墨烯如此神奇的特性,在其因诺贝尔奖声名鹊起后,国内随即掀起了一波又一波追捧热潮。让人觉得,似乎在这个革命性的新产品上,中国企业要引领世界潮流了。
从去年诺贝尔奖颁布至今,但凡与石墨烯沾上边的上市公司,不管是借机炒作还是果有其事,无一不成为市场热捧的焦点。
中国宝安集团子公司深圳贝特瑞新能源材料股份有限公司一位高管在某论坛宣布公司涉足石墨烯后,中国宝安股价从10.75元逆势高扬,一个多月后一度 涨至 19.16元的高点;后中国宝安又宣布已完成石墨烯制备工艺的小试,并已提交了一项该产品相关技术发明专利,次日该股即在低开低走的大盘中迅速冲击涨停, 领先大盘走出调整。
继中国宝安之后,甘肃方大炭素新材料有限公司、中钢集团吉林炭素股份有限公司、ST南风、安徽力合股份有限公司等传言涉及石墨烯概念的上市公司,都轮番出现股价飙涨。石墨烯在国内受追捧的程度由此可见一斑。