在去年10月歐洲兩位科學家通過研究石墨烯獲得諾貝爾獎后，短短幾個月，石墨烯因其引發(fā)新一輪材料革命的潛質正在全球受到熱捧。而當6月14日四川金路樹脂股份有限公司宣布與中科院合作開發(fā)石墨烯后，國內各路大軍的石墨烯熱達到高潮。
看上去，在這個被譽為將引發(fā)新材料產業(yè)革命、有可能改變下游產業(yè)格局的新產品上，國內企業(yè)與國外同時起步了。但是，CCIN記者在最近就此進行采訪時，不少專家和企業(yè)負責人都表示，對石墨烯的投資風險很大，業(yè)內應該慎重。
革命性的石墨烯
CCIN記者采訪了多位專家和企業(yè)相關技術人員后了解到，石墨烯是由單個碳原子呈六邊形排列而形成的一種納米級材料，因為只有一個碳原子層，其約0.34納米的厚度相當于頭發(fā)直徑的二十萬分之一。就是這樣一種肉眼根本看不到的材料，卻因其在導電性、韌性等方面的突出特性有望在半導體產業(yè)、光伏產業(yè)、鋰離子電池、新一代顯示器等傳統(tǒng)領域和新興領域帶來革命性的突破。
首先，石墨烯有望讓計算機處理器的運行速度快數百倍。硅作為目前半導體產業(yè)的最重要原料，有著“微電子大廈的基石”之稱，而這塊基石一旦被石墨烯取代，計算機的運行速度將產生質的飛躍。
中科院物理所從事石墨烯研究的張廣宇研究員告訴CCIN記者，由于受到材料本身屬性的限制，在室溫下硅基處理器的運行速度達到3GHZ后就很難繼續(xù)提高。硅的載流子遷移率（即載流子在電場作用下運動速度快慢的量度）僅為1000~2000cm2/Vs，而石墨烯的這個指標能夠達到幾十萬甚至上百萬，是迄今發(fā)現的載流子遷移率最高的物質之一。這一特性意味著一旦石墨烯能夠取代或部分取代硅，計算機處理器運行速度有望達到100GHZ甚至1000GHZ。
其次，石墨烯有望引發(fā)觸摸屏和顯示器產品的革命，制造出可折疊、伸縮的顯示器件。張廣宇說，石墨烯既透明又導電的特點，使得它作為透明導電膜的潛力非常大，而透明導電膜正是觸摸屏和LED顯示屏的重要組成部分。
據了解，目前這類產品中的透明導電膜材料主要是氧化銦錫，但是氧化銦錫相對于石墨烯韌性較差，在折疊或是拉伸時會影響影像效果。石墨烯取代氧化銦錫后能制成可折疊、甚至伸縮的顯示器件。目前國外科研機構對石墨烯在這個領域的應用研究比較熱，進展也較大。去年諾貝爾獎頒布之前，韓國三星公司和成均館大學的研究人員已經制造出由多層石墨烯和玻璃纖維聚酯片基底組成的柔性透明顯示屏。一旦這種觸摸屏能夠實現量產，研究人員認為，從理論上來講人們可以卷起手機，然后像鉛筆一樣將其別在耳后。
再次，石墨烯可以推動超級電容器發(fā)展，使得同等體積的電容擴充5倍以上的容量。目前全球超級電容器已經在數碼相機、電動車系統(tǒng)、變配電站、智能水表、太陽能發(fā)電和風能發(fā)電等領域開始使用。
據了解，超級電容器是介于傳統(tǒng)電容器和充電電池之間的一種新型儲能裝置，能夠在幾秒鐘內完成充電，容量能夠達到幾百甚至上千法拉。超級電容器是通過導體表面來存儲電荷，適合電子聚集的有效表面積越大，容量就越大。而石墨烯具有超大的比表面積，單層石墨烯的比表面積能達到2630平方米/克，是極為理想的超級電容器儲能材料。實驗表明，使用石墨烯作為電極的超級電容器能夠產生相同體積電容器6倍以上的容量。
此外，石墨烯還能大幅提高鋰離子電池性能。目前石墨類碳材料已經成為鋰電池最主流的電極材料，石墨烯加入鋰電池電極中能夠大幅提高導電性能。實驗證明，將石墨烯應用于鋰電池的負極材料中，其比容量可以達到540mAh/g以上，如果在其中摻入碳納米管后，負極的比容量可以達到730mAh/g，而目前普通的人造石墨負極的比容量只有370mAh/g。
除此之外，石墨烯因其超出鋼鐵數十倍的強度也有望被用于制造紙片般薄的超輕型飛機材料、超堅韌的防彈衣，和“太空電梯”的纜線，在這些領域將引發(fā)革命性的突破。
追捧熱潮此起彼伏
石墨烯如此神奇的特性，在其因諾貝爾獎聲名鵲起后，國內隨即掀起了一波又一波追捧熱潮。讓人覺得，似乎在這個革命性的新產品上，中國企業(yè)要引領世界潮流了。
從去年諾貝爾獎頒布至今，但凡與石墨烯沾上邊的上市公司，不管是借機炒作還是果有其事，無一不成為市場熱捧的焦點。
去年10月底，中國寶安集團子公司深圳貝特瑞新能源材料股份有限公司一位高管在某論壇宣布公司涉足石墨烯后，中國寶安股價從10月18日的10.75元逆勢高揚，一個多月后一度漲至19.16元的高點；今年1月19日，中國寶安又宣布已完成石墨烯制備工藝的小試，并已提交了一項該產品相關技術發(fā)明專利，次日該股即在低開低走的大盤中迅速沖擊漲停，領先大盤走出調整。
繼中國寶安之后，甘肅方大炭素新材料有限公司、中鋼集團吉林炭素股份有限公司、ST南風、安徽力合股份有限公司等傳言涉及石墨烯概念的上市公司，都輪番出現股價飆漲。石墨烯在國內受追捧的程度由此可見一斑。
在涉及石墨烯的股票受追捧的同時，國內也有不少企業(yè)爭先宣布正在攻關或已經能生產出石墨烯。一時間，石墨烯已經成為企業(yè)發(fā)展?jié)摿薮笄熬皬V闊的代名詞。
對石墨烯如此高的關注度與市場對該產品巨大市場潛力的判斷密不可分。據長江證券分析師陳志堅估計，僅在集成電路行業(yè)，如果石墨烯能夠取代1/10的硅，就將帶來5000億元以上的市場容量，如果能在其他領域也得到廣泛應用，將有望形成一個萬億元的產業(yè)。
到目前為止，國內已有3家從事納米材料開發(fā)的企業(yè)宣稱能夠制造石墨烯，他們分別是南京吉倉納米科技有限公司、泰州巨納新能源有限公司和廈門凱納石墨科技有限公司。
吉倉公司公布的消息顯示，該企業(yè)一次生產十幾克石墨烯，且今年下半年產品才能達到工藝級水平要求。巨納公司則透露公司因與韓國三星公司有研究上的合作，目前加底襯的石墨烯尺寸已經可以達到20多厘米，產能每季度約有100克。
凱納公司總經理助理方崇卿在接受CCIN記者采訪時則宣稱，該公司已經實現了石墨烯微片的規(guī)模生產。“我們從2007年已經開始石墨烯微片的開發(fā)，是國內首家從事石墨烯微片相關產品生產及研發(fā)的產品提供商。”方崇卿說。
除了納米企業(yè)，化工行業(yè)內也有企業(yè)已把研發(fā)和生產石墨烯作為企業(yè)產業(yè)結構調整的方向。聚氯乙烯生產企業(yè)金路樹脂6月14日就宣布與中科院金屬所合作開發(fā)石墨烯技術。
金路樹脂的一位技術專家在接受CCIN記者采訪時表示，這次涉足石墨烯是公司著手調整公司產業(yè)結構，實現產業(yè)和產品升級的一次探索。
據了解，金路樹脂將投資1500萬元委托中科院金屬所重點開發(fā)石墨烯基透明導電膜、三維網絡散熱材料和動力電池用電極材料3個項目，合同開發(fā)周期為兩年半。
最大風險在于應用
在國內日漸高漲的石墨烯熱潮中，企業(yè)和媒體更多關注的是石墨烯能否實現量產、如何量產的問題，似乎量產與否直接決定了國內石墨烯產業(yè)的發(fā)展水平。但這種熱捧背后的巨大風險遠不止量產這么簡單。
“國內要發(fā)展石墨烯產業(yè)不應抓住石墨烯的量產不放，而是應該放在對石墨烯下游應用的研究開發(fā)上。”張廣宇認為，國內在生產石墨烯上已經有了很多年的研究經驗，生產石墨烯的很多技術都是現成的，只要企業(yè)與相關科研機構合作，在現有技術上再摸索一下，實現量產的難度并不大。
“量產的目的還是為了供應下游需求，下游沒起來，量產了又有什么用？”張廣宇表示，即使下游產業(yè)發(fā)展起來，市場所需要的石墨烯數量也不會以噸來衡量，“石墨烯是單原子層的，要是量產幾噸的話，把整個地球都鋪滿了。1千克石墨烯也夠一家顯示屏生產企業(yè)用上很多年了。”
“石墨烯下游應用技術才是國內外最大的差距所在，也是我們急需突破的領域。國內在石墨烯上做基礎研究比較多，但是在石墨烯應用研究還是跟國外發(fā)達國家有比較大的差距。因此，國內石墨烯產業(yè)能否發(fā)展起來，關鍵還要看應用技術的開發(fā)。”張廣宇說。
他的說法是有根據的。據CCIN記者了解，在去年韓國三星用石墨烯制出一塊柔性觸摸屏后，近期諾基亞和IBM公司都加快開發(fā)石墨烯應用技術。
諾基亞日前宣布正用石墨烯開發(fā)柔軟概念機Morph。該公司主持的石墨烯旗艦計劃已于5月4日啟動，諾基亞正與4個諾貝爾得獎人合作以進一步研發(fā)石墨烯科技，目標是將“最有前景的材料在現實世界中加以應用”。
與此同時，美國《大眾科學》網站近日也報道稱，美國IBM公司的科學家已研制出了首款由石墨烯圓片制成的集成電路，向開發(fā)石墨烯計算機芯片前進了一步。
“據我所知，國內還沒有1家真正可以用石墨烯做出實用產品的企業(yè)。”張廣宇說。
長江證券的石墨烯產業(yè)報告也明確指出，石墨烯產業(yè)最大的瓶頸在于還沒有形成完整的產業(yè)鏈，目前仍沒有一種可以應用石墨烯的產品能夠規(guī)模化生產。因此他們判定，在8-10年內石墨烯無法形成產業(yè)化。
即使號稱涉足此產業(yè)的企業(yè)也不忌諱這一點。南京吉倉和泰州巨納就明確表示，雖然已能夠生產出石墨烯，但石墨烯離實現產業(yè)化還很遙遠。
“單純賣石墨烯，說得形象點就跟開個煤球廠賣煤球是一樣的。”一位化工行業(yè)專家進一步提醒，石墨烯產業(yè)也有高端和低端之分，國內企業(yè)從起步階段就應該努力瞄準高端，在下游應用上發(fā)力。否則將來在石墨烯的市場應用形成氣候的時候，我們仍會處于產業(yè)鏈的最低端。
看上去，在這個被譽為將引發(fā)新材料產業(yè)革命、有可能改變下游產業(yè)格局的新產品上，國內企業(yè)與國外同時起步了。但是，CCIN記者在最近就此進行采訪時，不少專家和企業(yè)負責人都表示，對石墨烯的投資風險很大，業(yè)內應該慎重。
革命性的石墨烯
CCIN記者采訪了多位專家和企業(yè)相關技術人員后了解到，石墨烯是由單個碳原子呈六邊形排列而形成的一種納米級材料，因為只有一個碳原子層，其約0.34納米的厚度相當于頭發(fā)直徑的二十萬分之一。就是這樣一種肉眼根本看不到的材料，卻因其在導電性、韌性等方面的突出特性有望在半導體產業(yè)、光伏產業(yè)、鋰離子電池、新一代顯示器等傳統(tǒng)領域和新興領域帶來革命性的突破。
首先，石墨烯有望讓計算機處理器的運行速度快數百倍。硅作為目前半導體產業(yè)的最重要原料，有著“微電子大廈的基石”之稱，而這塊基石一旦被石墨烯取代，計算機的運行速度將產生質的飛躍。
中科院物理所從事石墨烯研究的張廣宇研究員告訴CCIN記者，由于受到材料本身屬性的限制，在室溫下硅基處理器的運行速度達到3GHZ后就很難繼續(xù)提高。硅的載流子遷移率（即載流子在電場作用下運動速度快慢的量度）僅為1000~2000cm2/Vs，而石墨烯的這個指標能夠達到幾十萬甚至上百萬，是迄今發(fā)現的載流子遷移率最高的物質之一。這一特性意味著一旦石墨烯能夠取代或部分取代硅，計算機處理器運行速度有望達到100GHZ甚至1000GHZ。
其次，石墨烯有望引發(fā)觸摸屏和顯示器產品的革命，制造出可折疊、伸縮的顯示器件。張廣宇說，石墨烯既透明又導電的特點，使得它作為透明導電膜的潛力非常大，而透明導電膜正是觸摸屏和LED顯示屏的重要組成部分。
據了解，目前這類產品中的透明導電膜材料主要是氧化銦錫，但是氧化銦錫相對于石墨烯韌性較差，在折疊或是拉伸時會影響影像效果。石墨烯取代氧化銦錫后能制成可折疊、甚至伸縮的顯示器件。目前國外科研機構對石墨烯在這個領域的應用研究比較熱，進展也較大。去年諾貝爾獎頒布之前，韓國三星公司和成均館大學的研究人員已經制造出由多層石墨烯和玻璃纖維聚酯片基底組成的柔性透明顯示屏。一旦這種觸摸屏能夠實現量產，研究人員認為，從理論上來講人們可以卷起手機，然后像鉛筆一樣將其別在耳后。
再次，石墨烯可以推動超級電容器發(fā)展，使得同等體積的電容擴充5倍以上的容量。目前全球超級電容器已經在數碼相機、電動車系統(tǒng)、變配電站、智能水表、太陽能發(fā)電和風能發(fā)電等領域開始使用。
據了解，超級電容器是介于傳統(tǒng)電容器和充電電池之間的一種新型儲能裝置，能夠在幾秒鐘內完成充電，容量能夠達到幾百甚至上千法拉。超級電容器是通過導體表面來存儲電荷，適合電子聚集的有效表面積越大，容量就越大。而石墨烯具有超大的比表面積，單層石墨烯的比表面積能達到2630平方米/克，是極為理想的超級電容器儲能材料。實驗表明，使用石墨烯作為電極的超級電容器能夠產生相同體積電容器6倍以上的容量。
此外，石墨烯還能大幅提高鋰離子電池性能。目前石墨類碳材料已經成為鋰電池最主流的電極材料，石墨烯加入鋰電池電極中能夠大幅提高導電性能。實驗證明，將石墨烯應用于鋰電池的負極材料中，其比容量可以達到540mAh/g以上，如果在其中摻入碳納米管后，負極的比容量可以達到730mAh/g，而目前普通的人造石墨負極的比容量只有370mAh/g。
除此之外，石墨烯因其超出鋼鐵數十倍的強度也有望被用于制造紙片般薄的超輕型飛機材料、超堅韌的防彈衣，和“太空電梯”的纜線，在這些領域將引發(fā)革命性的突破。
追捧熱潮此起彼伏
石墨烯如此神奇的特性，在其因諾貝爾獎聲名鵲起后，國內隨即掀起了一波又一波追捧熱潮。讓人覺得，似乎在這個革命性的新產品上，中國企業(yè)要引領世界潮流了。
從去年諾貝爾獎頒布至今，但凡與石墨烯沾上邊的上市公司，不管是借機炒作還是果有其事，無一不成為市場熱捧的焦點。
去年10月底，中國寶安集團子公司深圳貝特瑞新能源材料股份有限公司一位高管在某論壇宣布公司涉足石墨烯后，中國寶安股價從10月18日的10.75元逆勢高揚，一個多月后一度漲至19.16元的高點；今年1月19日，中國寶安又宣布已完成石墨烯制備工藝的小試，并已提交了一項該產品相關技術發(fā)明專利，次日該股即在低開低走的大盤中迅速沖擊漲停，領先大盤走出調整。
繼中國寶安之后，甘肅方大炭素新材料有限公司、中鋼集團吉林炭素股份有限公司、ST南風、安徽力合股份有限公司等傳言涉及石墨烯概念的上市公司，都輪番出現股價飆漲。石墨烯在國內受追捧的程度由此可見一斑。
在涉及石墨烯的股票受追捧的同時，國內也有不少企業(yè)爭先宣布正在攻關或已經能生產出石墨烯。一時間，石墨烯已經成為企業(yè)發(fā)展?jié)摿薮笄熬皬V闊的代名詞。
對石墨烯如此高的關注度與市場對該產品巨大市場潛力的判斷密不可分。據長江證券分析師陳志堅估計，僅在集成電路行業(yè)，如果石墨烯能夠取代1/10的硅，就將帶來5000億元以上的市場容量，如果能在其他領域也得到廣泛應用，將有望形成一個萬億元的產業(yè)。
到目前為止，國內已有3家從事納米材料開發(fā)的企業(yè)宣稱能夠制造石墨烯，他們分別是南京吉倉納米科技有限公司、泰州巨納新能源有限公司和廈門凱納石墨科技有限公司。
吉倉公司公布的消息顯示，該企業(yè)一次生產十幾克石墨烯，且今年下半年產品才能達到工藝級水平要求。巨納公司則透露公司因與韓國三星公司有研究上的合作，目前加底襯的石墨烯尺寸已經可以達到20多厘米，產能每季度約有100克。
凱納公司總經理助理方崇卿在接受CCIN記者采訪時則宣稱，該公司已經實現了石墨烯微片的規(guī)模生產。“我們從2007年已經開始石墨烯微片的開發(fā)，是國內首家從事石墨烯微片相關產品生產及研發(fā)的產品提供商。”方崇卿說。
除了納米企業(yè)，化工行業(yè)內也有企業(yè)已把研發(fā)和生產石墨烯作為企業(yè)產業(yè)結構調整的方向。聚氯乙烯生產企業(yè)金路樹脂6月14日就宣布與中科院金屬所合作開發(fā)石墨烯技術。
金路樹脂的一位技術專家在接受CCIN記者采訪時表示，這次涉足石墨烯是公司著手調整公司產業(yè)結構，實現產業(yè)和產品升級的一次探索。
據了解，金路樹脂將投資1500萬元委托中科院金屬所重點開發(fā)石墨烯基透明導電膜、三維網絡散熱材料和動力電池用電極材料3個項目，合同開發(fā)周期為兩年半。
最大風險在于應用
在國內日漸高漲的石墨烯熱潮中，企業(yè)和媒體更多關注的是石墨烯能否實現量產、如何量產的問題，似乎量產與否直接決定了國內石墨烯產業(yè)的發(fā)展水平。但這種熱捧背后的巨大風險遠不止量產這么簡單。
“國內要發(fā)展石墨烯產業(yè)不應抓住石墨烯的量產不放，而是應該放在對石墨烯下游應用的研究開發(fā)上。”張廣宇認為，國內在生產石墨烯上已經有了很多年的研究經驗，生產石墨烯的很多技術都是現成的，只要企業(yè)與相關科研機構合作，在現有技術上再摸索一下，實現量產的難度并不大。
“量產的目的還是為了供應下游需求，下游沒起來，量產了又有什么用？”張廣宇表示，即使下游產業(yè)發(fā)展起來，市場所需要的石墨烯數量也不會以噸來衡量，“石墨烯是單原子層的，要是量產幾噸的話，把整個地球都鋪滿了。1千克石墨烯也夠一家顯示屏生產企業(yè)用上很多年了。”
“石墨烯下游應用技術才是國內外最大的差距所在，也是我們急需突破的領域。國內在石墨烯上做基礎研究比較多，但是在石墨烯應用研究還是跟國外發(fā)達國家有比較大的差距。因此，國內石墨烯產業(yè)能否發(fā)展起來，關鍵還要看應用技術的開發(fā)。”張廣宇說。
他的說法是有根據的。據CCIN記者了解，在去年韓國三星用石墨烯制出一塊柔性觸摸屏后，近期諾基亞和IBM公司都加快開發(fā)石墨烯應用技術。
諾基亞日前宣布正用石墨烯開發(fā)柔軟概念機Morph。該公司主持的石墨烯旗艦計劃已于5月4日啟動，諾基亞正與4個諾貝爾得獎人合作以進一步研發(fā)石墨烯科技，目標是將“最有前景的材料在現實世界中加以應用”。
與此同時，美國《大眾科學》網站近日也報道稱，美國IBM公司的科學家已研制出了首款由石墨烯圓片制成的集成電路，向開發(fā)石墨烯計算機芯片前進了一步。
“據我所知，國內還沒有1家真正可以用石墨烯做出實用產品的企業(yè)。”張廣宇說。
長江證券的石墨烯產業(yè)報告也明確指出，石墨烯產業(yè)最大的瓶頸在于還沒有形成完整的產業(yè)鏈，目前仍沒有一種可以應用石墨烯的產品能夠規(guī)模化生產。因此他們判定，在8-10年內石墨烯無法形成產業(yè)化。
即使號稱涉足此產業(yè)的企業(yè)也不忌諱這一點。南京吉倉和泰州巨納就明確表示，雖然已能夠生產出石墨烯，但石墨烯離實現產業(yè)化還很遙遠。
“單純賣石墨烯，說得形象點就跟開個煤球廠賣煤球是一樣的。”一位化工行業(yè)專家進一步提醒，石墨烯產業(yè)也有高端和低端之分，國內企業(yè)從起步階段就應該努力瞄準高端，在下游應用上發(fā)力。否則將來在石墨烯的市場應用形成氣候的時候，我們仍會處于產業(yè)鏈的最低端。
