石墨烯易產(chǎn)難用!
日前,接受記者采訪的兩位石墨烯行業(yè)知名專家認(rèn)為,石墨烯量產(chǎn)并非難事,而如何應(yīng)用才是這個產(chǎn)業(yè)真正面臨的難題。
“就石墨烯而言,近年來國內(nèi)進(jìn)展還是比較快,包括成立石墨烯產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,這對國內(nèi)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支持力度比較大。但石墨烯的應(yīng)用還面臨很多難題,今后很長時間內(nèi)還會處在探索階段。”清華大學(xué)退休教授沈萬慈表示。與此同時,浙江大學(xué)高分子系教授高超稱,規(guī)?;a(chǎn)線的相繼投產(chǎn)說明,量產(chǎn)基本上沒有問題了,也不是瓶頸問題,關(guān)鍵是后面的應(yīng)用。
在國內(nèi)石墨烯行業(yè),沈萬慈和高超兩位教授頗具影響力。前者是業(yè)內(nèi)公認(rèn)的碳材料專家、同時還是中國非金屬礦工業(yè)石墨協(xié)會專家委員會主任委員。高超的研究成果“碳海綿”,打破最輕固態(tài)材料的世界紀(jì)錄。今年年初,“碳海綿”一經(jīng)面世,A股市場的石墨烯股概念猶如獲得興奮劑,紛紛上漲。
目前,石墨烯從制備工藝大概分兩種,一種是化學(xué)氣相沉積(CVD)法、一種是剝離法。通常所說的石墨烯,為單層石墨烯片,是指用CVD法制做出結(jié)構(gòu)比較完整的石墨烯片,而通過剝離方法做出的石墨烯,有單層,但更多的是多層。所以,剝離法生產(chǎn)的石墨烯,又稱“微片石墨烯”、“小片石墨烯”。
在兩位專家眼里,石墨烯量產(chǎn)并非難事。據(jù)介紹,在2004年英國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)石墨烯之前,油印紙膜可以視為“簡易版”的石墨烯,沿著油印紙膜查找出一條空隙,然后加入高分子硫酸,加熱硫酸會氣化,硫酸體積變大就會脹開,脹開后的微片,也可以視為多層石墨烯。
“現(xiàn)在國內(nèi)的剝離方法,實際上就是分離得更加厲害。目前,天然石墨不貴,物理分離、粉碎又不缺設(shè)備,或者根據(jù)市場上現(xiàn)有設(shè)備稍微改裝就可用。”在沈萬慈看來,微片石墨烯制作工藝是一件很簡單的事情。
石墨烯前景很廣,它可以做用于納米級的集成電路、高強材料等。讓石墨烯能夠發(fā)揮強度作用,就需要有一定的尺度。所以,大片石墨烯,是石墨烯行業(yè)未來的方向,也是石墨烯行業(yè)的難點。
沈萬慈表示,用剝離方法做成的石墨烯,是很小的微片,要把它拼成大片,在實驗室里可以自己組裝,但這個難度比較大。就像把很多小布片拼成大床單,難度很大。目前,用剝離法做出來的石墨烯用途很小,除非是把微片拼成大塊,而且還要不留痕跡,但每一片微片石墨烯在結(jié)構(gòu)上都不一樣,如何找到接頭的地方,又如何抹平連接處,這個就比較有難度了。
如果說,大片單層石墨烯是行業(yè)亟待解決的難題,那么突破這個難點后,還需面臨市場檢驗。
“石墨烯可以代替硅,也可以應(yīng)用于觸摸屏、汽車電池,但這只是理論可以,實際上還要做大量的工作。”對于石墨烯的應(yīng)用,高超不太樂觀地指出,即使石墨烯材料生產(chǎn)出了性能優(yōu)異的產(chǎn)品,但至少還有風(fēng)險,哪怕5%的風(fēng)險,都會影響下游的需求。
今年年初,高超教授進(jìn)行了石墨烯材料的應(yīng)用探索,即基于石墨烯和碳納米管兩種納米材料研制出“碳海綿”,該產(chǎn)品被稱為是吸油能力最強的材料之一。而對于該產(chǎn)品的市場化,高超稱,計劃5~10年才能實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用,甚至不排除永遠(yuǎn)只是學(xué)術(shù)上的突破。
沈萬慈稱,要替代原來的材料,就得看性價比。用CVD方法做成的大片石墨烯,目前的成本還比較高,要形成市場還需要時間;微片石墨烯,工業(yè)化生產(chǎn)成本比較低,門檻也并不高,現(xiàn)在也有一些市場應(yīng)用,還在試用階段,比如做正負(fù)極活性材料導(dǎo)電體就有一定的需求,但這個需求量到底有多少并不清楚。其他比較有前景的應(yīng)用領(lǐng)域,比如復(fù)合材料、高分子材料等,目前還沒有出來真正的產(chǎn)品,也沒有形成一個真正的市場。