這種世界上最薄的物質(zhì)，比鋼鐵還要強韌100多倍如果把厚度相當于人的頭發(fā)絲直徑十萬分之一的石墨烯，疊成保鮮膜那樣厚，需要一頭大象站在一支鉛筆上所產(chǎn)生的壓強，才能刺破它。

這種目前已知最薄、最硬、導電導熱最好的材料，被發(fā)現(xiàn)短短十年來，已成為各國科學界炙手可熱的新材料。目前中國沿海多地，都雄心勃勃地籌備著自己的石墨烯產(chǎn)業(yè)化項目。

作為中國在該領域的最權威研究者之一，中國科學院院士、北京大學化學與分子工程學院教授劉忠范，就中國的石墨烯研究進展和產(chǎn)業(yè)情況接受了《了望東方周刊》專訪。

他認為，雖然石墨烯還處于基礎研究階段，但的確可能在能源、環(huán)境、航天、軍事等關鍵領域有廣闊發(fā)展空間，而作為碳材料研究大國的中國，石墨烯研究已走在了世界前列。

不過，劉忠范表示，目前對石墨烯前景的認識尚不明朗。

紙一樣輕薄的防彈衣

《了望東方周刊》：石墨烯到底是什么?

劉忠范：石墨烯是人類發(fā)現(xiàn)的首個二維原子晶體。首先它是世界上最薄的物質(zhì)之一，僅相當于人頭發(fā)絲直徑的十萬分之一。即使如此，石墨烯卻是世界上最堅固的物質(zhì)，比鋼鐵還要強韌100多倍。

從其他方面講，石墨烯的導電性、導熱性也非常良好�？梢哉f它的出現(xiàn)刷新了人類對于物質(zhì)世界和微觀世界的認識，也為科研工作者開辟了一片嶄新的廣闊天地。

所以在石墨烯被發(fā)現(xiàn)短短六年之后，也就是2010年，它的發(fā)現(xiàn)者就獲得了諾貝爾物理學獎，這在諾貝爾獎歷史上也是不多見的。

《了望東方周刊》：石墨烯具體可以用來做什么?

劉忠范：作為一種新興的納米材料，石墨烯的應用前景并不十分明朗。目前關于石墨烯的研究絕大部分仍處于實驗室的基礎研究階段，但某些應用已經(jīng)初現(xiàn)端倪，比如距離出現(xiàn)在我們?nèi)粘Ｋ�用的電子設備中的日子不遠了。

現(xiàn)在柔性電子產(chǎn)品、可穿戴設備等概念非常流行，但手機、iPad脆弱的屏幕是短板。石墨烯擁有很好的柔韌性，可以任意彎折而不破壞性能。石墨烯還可以用作柔性電池的電極。如果這種設想實現(xiàn)了，那么我們的手機就薄如紙片，有iPad那么大的屏幕，不用的時候又可以折疊裝進口袋。穿戴設備的弧度也可以隨意調(diào)整，使它完全貼合身體。

另一方面，石墨烯具有非常高的化學惰性，因此可以用作某些軍工材料或設備的涂層，使它們耐腐蝕。石墨烯密度極小，又無比堅固，可以大大減輕材料重量，同時又獲得極高的機械強度。例如可制成像紙一樣輕薄的防彈衣。

如果石墨烯用在航空航天設備中，可大大減少負荷。將石墨烯作為金屬材料的添加劑，例如烯合金，會大大提高合金材料的屈服和抗拉強度，在航天領域潛在應用價值極大。

石墨烯還可以吸收微波波段的輻射，這能用于制造隱形飛機。美國NASA正在研制石墨烯的微型傳感器，并計劃用于航天過程中對氧氣含量的精確監(jiān)測。

總之，希望也相信科學家們無窮的創(chuàng)造力，將會使這些慢慢變?yōu)楝F(xiàn)實。

正從基礎研究向產(chǎn)業(yè)化過渡

《了望東方周刊》：你對石墨烯大規(guī)模產(chǎn)業(yè)應用的時間有何估計?

劉忠范：至少需要5~10年。盡管未來幾年內(nèi)可能會有一些石墨烯的相關產(chǎn)品進入大眾的視野，但距離大規(guī)模應用仍有一段路要走。

我們欣喜于石墨烯正從基礎研究向產(chǎn)業(yè)化過渡。比如常州、無錫等地，投資組建了我國第一個關于石墨烯研究與產(chǎn)業(yè)孵化機構(gòu)，發(fā)布了《無錫石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃綱要》。

如果問石墨烯可能在哪個行業(yè)最早實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化?較有希望的可能是觸摸屏、柔性電子器件等領域。這要綜合考慮相關技術的實現(xiàn)難度、制造成本、市場需求、現(xiàn)有技術的成熟度和不足等諸多因素。

另外，如果體相石墨烯的制造成本可降至足夠低，并且石墨烯質(zhì)量能再提高的話，添加石墨烯力學增強的復合材料有望很快進入市場。

產(chǎn)業(yè)化是一個復雜的問題，牽涉多個層面，當然最為核心的仍是產(chǎn)品質(zhì)量與成本。從質(zhì)量上看，例如對于大面積石墨烯薄膜的應用來說，石墨烯的導電性、轉(zhuǎn)移過程中的破損與污染等因素，都制約了其應用。

對石墨烯粉體材料來說，石墨烯片層的尺寸、結(jié)晶性等有待提高。在成本上，這兩種原料的價格目前都偏高。近年來，雖然制造成本下降了一些，但成本仍有壓縮空間，這取決于能否開發(fā)出更為經(jīng)濟、高效的石墨烯制備方法。

市場“虛火太旺”

《了望東方周刊》：當前我國對石墨烯的研究現(xiàn)狀如何?

劉忠范：中國一直是碳材料研究大國。過去十年，我們對石墨烯的基礎研究和應用研究都已經(jīng)躋身世界前列，近年來在石墨烯領域發(fā)表論文和申請專*數(shù)量上都處于世界第一。

我們在人力、物力方面都具有極大的優(yōu)勢。其次，我們國家介入石墨烯研究領域的時間較早。但也必須看到，目前我們的研究還主要是