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【观点】“人无我有、人有我精”才是石墨烯发展的王道!

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点击次数:1218 更新时间:2017年02月24日07:54:07 打印此页 关闭

        导读:石墨烯要想真正体现其应用价值,必须朝着两个方向发展。一方面是朝着还没有攻破的领域,比如这项性能只有用了石墨烯才可以达标,起到一定的效果,短期内其他材料都不能实现,而且这项应用又十分重要,那石墨烯将会展现其独一无二的价值。另一方面是替代昂贵的金属,比如贵金属,石墨烯的成本在接近这些材料的情况下,做出性能更好的产品,也会具备市场前景。

        目前石墨烯在国内外都处于风口浪尖之上,相比其他新材料,石墨烯可能在研究、产业化乃至应用上的节奏都更快一些。但是,一定要看到这个现象的两面性。一方面,石墨烯像“网红”一样引起国家政府的广泛重视,工信部乃至各个地方政府都给出了一定的优惠政策和资金支持,从“中国制造2025”中也可以体现出来,石墨烯几乎成为国内科研界的一个招牌发展方向。这为一些真心做科研的老师、技术团队创立了一个好的发展环境和平台。好的技术、好的想法、好的案例很容易得到支持,老师也容易申请项目。另一方面,由于国内的政策或企业比较倾向于能在短期内看到成果,以致于项目虽然多,但是技术门坎不高,就像一个碟子,虽然辐射的领域广阔,实则都是浅尝辄止。

        石墨烯不是中国率先发现的,虽然中国现在发展势头很迅猛,但在基础理论上还是比较薄弱,国内在下游的商业化上做了不少贡献,只要国家政策支持,也有可能后来居上。

鸡蛋不能放在一个篮子

        俗话说,鸡蛋不能放在一个篮子里,石墨烯必须找到更多应用的突破点。石墨烯是不是不可替代?如果在某一领域还有相类似的材料竞争,那这个应用对石墨烯而言将不具备突破性。在已知的碳家族中,虽然石墨烯的各项性能很好,但就某一种性能而言,都可以找到正在服役的碳材料,比如活性炭、炭黑、特种石墨、碳纤维等。这些材料的价格要比石墨烯低,那石墨烯替代这些材料时就不具备优势。所以石墨烯进入一些对材料成本敏感的行业时将丧失很多优势,一个材料的一个缺点可以葬送一百个优点。对石墨烯而言,成本就是其致命缺点。

        石墨烯要想真正体现其应用价值,必须朝着两个方向发展。一方面是朝着还没有攻破的领域,比如这项性能只有用了石墨烯才可以达标,起到一定的效果,短期内其他材料都不能实现,而且这项应用又十分重要,那石墨烯将会展现其独一无二的价值。另一方面是替代昂贵的金属,比如贵金属,石墨烯的成本在接近这些材料的情况下,做出性能更好的产品,也会具备市场前景。

根据实际应用来选择

        对于实际应用来说,目前需要专业的咨询机构针对某种特定的应用,作为第三方去遴选出性能与成本上比较均衡的石墨烯材料。例如,石墨烯在实际应用中是单层好还是多层好?层间距是不是越大越好?

        实际上,单层石墨烯虽然理论参数高,但在应用时不能太薄,因为二维材料本身就不够稳定,石墨烯越薄越不稳定,而且升本更高。因此,一款产品性能参数很重要,但稳定性更重要,如果所用石墨烯性能参数不稳定,产品的稳定性就会受影响,严格来说,这种产品不可以进入市场。不同的石墨烯,层数不同,要根据实际应用来选择。理发师使用多种剪刀理发,在不同的位置要选择不同的剪刀,这个和石墨烯的选择有异曲同工之妙。

        此外,标准的制定要从产品牌号的角度出发。例如,一款石墨烯应该具备以下的信息:厚度、长宽比(面积与厚度的比例)、拉曼峰位(跟石墨烯的性能有关)、层数以及层间距。厚度在某种情况下比层数更有意义,因为很多石墨烯都存在缺陷,所谓的层数一般是平均层数。经常提到的10nm,这个厚度其实已经进入石墨烯微片的范畴,通常在20层左右。

        发展依然存在瓶颈

        在政策驱动下,也要看到石墨烯目前的问题以及未来的发展。相比于旧材料,石墨烯到底有没有不可替代性,这个问题十分重要。这必须从各个层面谈起,不单是特性,还有成本(原料成本、加工成本、存储成本及运输成本)。其实仔细思考就会发现,没有石墨烯人们依然过得很好,与网络对人们生活的巨大影响力相比,似乎石墨烯的作用就不显著。其实这也是新材料发展中要考虑的一个重要问题。

        从石墨烯的制备和产业化的角度,石墨烯的生产方法主要是超声波剥离、氧化还原和CVD法(化学气相沉积法Chemical Vapor Deposition)。就CVD法而言,国内部分公司虽然号称建立了厂房,但依然存在一些关键问题,主要是量产问题和质量问题。可能有企业号称年产能上万平方米,但实际上可能不到1/10,或者是产量能够达到,但质量不过关。对于厂商来说,可能一年产量也就几百平方米。

        在真正应用时,不仅是石墨烯,很多其他的材料也经常半路夭折或者被弃用,主要原因是原料的提供方不稳定。虽然一些初创型公司也有一些好的技术和原料,但在市场中很容易被淘汰,成本是一方面,另一方面来则是同行的竞争,因而很难通过市场的验证期。比如,对于应用企业而言,很多时候要考虑产品的可持续性,保证产品品质,因此应用型企业在采购原料时会选一些大品牌,这样小品牌就很难存活。所以,石墨烯的初创型企业在初期一定要找到存活的根本,找到盈利的途径,这样能把好的技术延续下去,做大做强。3年的时间基本上是一个考验期,在考验期内,企业一定要学会自行“活血”。

        另外,对于企业做石墨烯来说,很大程度是为了盈利,实际上现在很多做石墨烯应用的企业还没有开始盈利,如果企业仅仅是借助石墨烯来进行炒作,以扩大自己的影响力,从中国的石墨烯行业发展来看,这对行业进步不具备推动作用。“中国制造2025”对石墨烯寄予厚望,如果石墨烯的应用采用这种模式,那我们的口号就会成为空谈。所以,做好石墨烯,不管是原料还是应用产品,都需要静下心,踏踏实实做好技术,做好产品,这才是石墨烯行业良性发展的一条大道。

        目前石墨烯还没有一个好的商业化案例成为整个行业的标杆,这是石墨烯要走的一条路。对于其他新材料来说,如果石墨烯能把这条路走通,成为一个成功的案例,对整个新材料领域都有很深的启迪,即使不成功,也有借鉴的价值。材料的发展是迅速的,或许5年以后也会产生一种新材料,某方面性能可能比石墨烯还好,但它要经历的过程依然是这些。

 

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