石墨烯帶給我們一個(gè)不同的世界

石墨烯帶給我們一個(gè)不同的世界

石墨烯、移動通信，這兩個(gè)看似八竿子打不著的名詞卻真真實(shí)實(shí)地出現(xiàn)在2016世界移動大會-上海，在本次大會的石墨烯展區(qū)，劍橋大學(xué)、曼切斯特大學(xué)、光子科學(xué)研究所（ICFO）、中國石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟（CGIA）等知名學(xué)府、研究所和企業(yè)帶來了大量的石墨烯原型和互動演示。石墨烯的發(fā)現(xiàn)者、2010年諾貝爾物理學(xué)獎得主康斯坦丁·諾沃肖洛夫（Konstantin Novoselov）博士在石墨烯展區(qū)接受了本刊記者的采訪，暢談了石墨烯對信息產(chǎn)業(yè)的巨大影響，并對中國的石墨烯發(fā)展提出了建議。

作為一位科學(xué)家，康斯坦丁·諾沃肖洛夫并不關(guān)注石墨烯具體的商業(yè)模式，但他也告訴記者，他在石墨烯展區(qū)看到的大多數(shù)參展公司一開始都是基于一個(gè)科學(xué)項(xiàng)目而成為一個(gè)初創(chuàng)企業(yè)的，是以科學(xué)項(xiàng)目為出發(fā)點(diǎn)創(chuàng)立公司的。

康斯坦丁·諾沃肖洛夫（左）與本刊記者合影

石墨烯將改變移動通信

石墨烯（Graphene）是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個(gè)碳原子厚度的二維材料，它是目前世上最薄卻也是最堅(jiān)硬的納米材料。當(dāng)初是什么樣的機(jī)緣巧合發(fā)明了石墨烯呢？康斯坦丁·諾沃肖洛夫說：“其實(shí)當(dāng)初在我們實(shí)驗(yàn)室展開研究的時(shí)候，我們也希望能夠跳出常規(guī)的框框，能不能在我們專長領(lǐng)域有所探討，所以我們也部署了一些項(xiàng)目，石墨烯當(dāng)時(shí)就是作為部署的項(xiàng)目之一，很多其他這方面的項(xiàng)目都失敗了，但是最后石墨烯大獲成功?！?/p>

“石墨烯是有不同的形式，也有不同的種類，有點(diǎn)像塑料的材料，比如在一些管道包括塑料袋上都有這種材料，根據(jù)具體應(yīng)用而異，可以選擇這個(gè)形式，或者使用那個(gè)種類。”康斯坦丁·諾沃肖洛夫說，“對于有些應(yīng)用，例如復(fù)合材料，包括印刷電子或者是能源行業(yè)的石墨烯的應(yīng)用，可以通過石墨烯來提取它的天然的石墨烯的形式。在有些電子行業(yè)，包括傳感器方面的應(yīng)用，可以通過合成石墨烯，也就是通過一些具體的方法讓它進(jìn)行一些生長，用合成的方式去做，讓它滿足應(yīng)用需求?！?/p>

如今，石墨烯被稱為“黑金”，它在移動通信領(lǐng)域展現(xiàn)的巨大潛力讓人咋舌：透明的觸摸屏、能卷起的可穿戴設(shè)備、隨時(shí)呼吸的電池、速度快幾百倍的處理器、靈性能強(qiáng)一千倍的傳感器，不論哪個(gè)創(chuàng)新，都足以撼動整個(gè)移動通信界。毫不夸張地說，石墨烯的發(fā)現(xiàn)，將改變移動通信的未來。作為目前發(fā)現(xiàn)的最薄、強(qiáng)度最大、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能最強(qiáng)的一種新型納米材料，石墨烯被稱為“新材料之王”，連2010年諾貝爾物理學(xué)獎也授予了它。那么，這個(gè)新材料之王有哪些用途呢？

首先，石墨烯有望成為硅的替代品，制造超微型晶體管，用來生產(chǎn)未來的超級計(jì)算機(jī)。用石墨烯取代硅，計(jì)算機(jī)處理器的運(yùn)行速度將會快數(shù)百倍，這項(xiàng)應(yīng)用在未來的數(shù)據(jù)中心、智慧城市等建設(shè)中，將發(fā)揮巨大的作用。其次，石墨烯幾乎是完全透明的，只吸收2.3%的光，同時(shí)，它非常致密，即使是最小的氣體原子（氦原子）也無法穿透。這些特征使得它非常適合作為透明電子產(chǎn)品的原料，如透明的觸摸顯示屏、發(fā)光板和太陽能電池板。以顯示屏為例，石墨烯和現(xiàn)在的手機(jī)屏幕相比，不僅更薄、透光性更好，而且還具有更好的韌性，更不容易破損，甚至還能做成可以卷起的柔性屏幕。此外，石墨烯還是優(yōu)質(zhì)的感光元件的制造材料，使用石墨烯制造的感光元件，不僅更薄，還更便宜。據(jù)新加坡一個(gè)科研團(tuán)隊(duì)展示的科研成果，石墨烯感光元件的性能比傳統(tǒng)傳感器強(qiáng)1，000倍。在昏暗的光線環(huán)境中，這類傳感器依然能夠捕捉到較為清晰的物體影像。總之，石墨烯在顯示屏、可穿戴、IoT、數(shù)據(jù)傳輸、智慧城市等領(lǐng)域都展現(xiàn)了巨大的潛力。隨著石墨烯的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展和落地，人們的生活將隨之改變，它將帶給人們更加便捷和時(shí)尚的生活。

石墨烯的未來更加輝煌

“目前，石墨烯的生產(chǎn)方法變得越來越好，而且生產(chǎn)成本越來越低?！笨邓固苟　ぶZ沃肖洛夫說，“與此同時(shí)，我們也觀察到了石墨烯作為一種材料，它和已有的技術(shù)能夠更好地融合和兼容，也就是說，現(xiàn)在更容易把石墨烯和現(xiàn)有的技術(shù)給兼容起來。當(dāng)然，在未來慢慢的假以時(shí)日，也會有全新的應(yīng)用類型出現(xiàn)，這些全新的應(yīng)用如果沒有石墨烯是不可能實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)槭┯幸恍┆?dú)特的特性，任何其他材料都沒有的。早在幾年前石墨烯材料成本相較于其他材料就已經(jīng)比較有競爭力了，所以我認(rèn)為成本并不是個(gè)問題，如何把石墨烯作為一種全新的材料集成和運(yùn)用到我們現(xiàn)有的技術(shù)框架中，這是一個(gè)大的挑戰(zhàn)?！?/p>

石墨烯展現(xiàn)的巨大潛力，引發(fā)了全世界的關(guān)注。近幾年，全球各國都在積極布局這一有望改變未來的領(lǐng)域。美國、歐盟、英國、韓國、日本等發(fā)達(dá)國家都在加大有關(guān)石墨烯的投資，不僅對其進(jìn)行技術(shù)研究，而且大力拓展其應(yīng)用領(lǐng)域。令人振奮的是，中國在石墨烯領(lǐng)域絲毫不必上述國家遜色。

中國是目前石墨烯研究和應(yīng)用開發(fā)最為活躍的國家之一。數(shù)據(jù)顯示，在所有國家中，中國申請的石墨烯專利數(shù)量最多，占全世界的1/3。在政府層面，2015年，工信部、發(fā)改委和科技部聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于加快石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的若干意見》，提出將石墨烯產(chǎn)業(yè)打造成先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，逐漸實(shí)現(xiàn)石墨烯材料在部分工業(yè)產(chǎn)品和民生消費(fèi)品上的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，并提出到2020年，形成完善的石墨烯產(chǎn)業(yè)體系。除政府支持外，中國目前已經(jīng)走在了石墨烯產(chǎn)業(yè)化的前列，涌現(xiàn)出了一大批石墨烯相關(guān)企業(yè)，產(chǎn)業(yè)方向集中在石墨烯的制備以及儲能、觸摸屏和涂層等幾個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。

“中國對于石墨烯技術(shù)的應(yīng)用和研究有比較好的聲望，當(dāng)然中國現(xiàn)在的問題就在于對石墨烯的應(yīng)用與研究還是參差不齊。”康斯坦丁·諾沃肖洛夫說，“因?yàn)樵谥袊灿泻芏嗟涂萍嫉墓?，他們在石墨烯材料方面更多的是投機(jī)性，或者說有一些低質(zhì)量的、低技術(shù)含量的應(yīng)用。當(dāng)然，與此同時(shí)，中國也有一些高質(zhì)量的非常出色的應(yīng)用型的企業(yè)，所以正如習(xí)近平主席‘十三五’規(guī)劃描述的那樣，要關(guān)注到高科技的這部分。因此，我認(rèn)為這是中國未來需要做的，也就是說剔除掉那些比較低質(zhì)量的應(yīng)用和低技術(shù)含量的應(yīng)用，把精力全部放到真正的高技術(shù)含量的石墨烯的應(yīng)用里?！?/p>

（本刊記者/趙法彬）