從市場來看，其實石墨烯的發(fā)展前景，也未必就有多么的光明。我們都知道一個技術(shù)能否發(fā)展起來，并非僅僅看它的前沿性。研究人員給出了許多種石墨烯的應(yīng)用方向，似乎石墨烯是萬能的，每個領(lǐng)域都有不錯的發(fā)展。但是一旦上升到工業(yè)層次，都需要在對應(yīng)領(lǐng)域?qū)ふ疑婵臻g。

1、獲諾貝爾獎僅6年時間

石墨，一直以來我們都很熟悉。

海灣戰(zhàn)爭時，石墨炸彈在“沙漠風(fēng)暴”行動中首次登場。美國海軍發(fā)射艦載戰(zhàn)斧式巡航特種，向伊拉克投擲石墨炸彈，攻擊其供電設(shè)施，使伊拉克全國供電系統(tǒng)85%癱瘓。在電氣工業(yè)上用作制造電極、電刷、碳棒、碳管、水銀正流器的正極，石墨墊圈、電話零件，電視機(jī)顯像管的涂層的材料也是石墨。石墨可謂人盡皆知。那么最近大熱的石墨烯又是什么物質(zhì)呢？

我們經(jīng)?？梢栽诟鞣N科技網(wǎng)站中看到石墨烯的新聞。似乎這種新材料具有很大的潛力，可以影響多個行業(yè)。甚至有人說這是未來材料革命的核心技術(shù)。那么這種說法靠譜嗎？其實石墨烯的確也是香餑餑一個。2004年英國曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈·海姆(AndreGeim)和康斯坦丁·諾沃肖洛夫(KonstantinNovoselov)，成功地在實驗中從石墨中分離出石墨烯，兩人也因“在二維石墨烯材料的開創(chuàng)性實驗”，共同獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎。僅僅6年的時間，一種新材料的發(fā)現(xiàn)，就被諾貝爾物理學(xué)獎所肯定，由此也可見石墨烯的重要性。

從技術(shù)看，石墨烯和石墨的關(guān)系非常的密切。石墨烯是由碳六元環(huán)組成的兩維(2D)周期蜂窩狀點陣結(jié)構(gòu)，它可以翹曲成零維(0D)的富勒烯(fullerene)，卷成一維(1D)的碳納米管(carbonnano-tube，CNT)或者堆垛成三維(3D)的石墨(graphite)，因此石墨烯是構(gòu)成其他石墨材料的基本單元。

石墨烯是一種二維材料，也是未來科技研究的一個重要方向。在科幻圈非?；馃岬摹度w》小說中，就對于這種研究方向進(jìn)行了渲染。外星高等文明三體人制造的智子用于監(jiān)視并鎖死地球的基礎(chǔ)科學(xué)。這種微觀計算機(jī)通過將質(zhì)子二維展開，將二維的質(zhì)子改造成計算機(jī)后轉(zhuǎn)回到高緯來制作。

當(dāng)然石墨烯還沒有如此出神入化，但是石墨烯給予很多人非常的深刻的印象，石墨烯能否改變我們未來的生活呢？今天我們就來深度解析石墨烯這種大名鼎鼎的材料。2、膠帶粘出來的高科技？

石墨烯雖然是高科技材料，但是很容易得到。只要使用膠帶在粘在石墨的表面，撕下來之后，經(jīng)過一定的處理就可以得到石墨烯了。當(dāng)然這種原始的方法，不能適應(yīng)大規(guī)模的生產(chǎn)。（石墨烯的制備一直是個大問題，我們之后再談。）石墨烯是一種碳納米二維材料，平面像六角的蜂巢結(jié)構(gòu)，質(zhì)料非常牢固堅硬，在室溫狀況，傳遞電子的速度比已知導(dǎo)體都快，而全材料僅一個碳原子厚度，是全世界已知材料最薄的。其實分析石墨烯的性質(zhì)，可以從不同的角度來看。

力學(xué)性質(zhì)：已知機(jī)械強(qiáng)度最高的材料

石墨烯是人類已知機(jī)械強(qiáng)度最高的材料，它的楊氏模量高達(dá)1TPA，比鋼鐵還高200倍。因此石墨烯可以制成碳纖維、復(fù)合材料、復(fù)合金屬等，在特種等領(lǐng)域有一定的潛力。楊氏模量是描述固體材料抵抗形變能力的物理量。

熱學(xué)性質(zhì)：導(dǎo)熱性能良好

石墨烯的導(dǎo)熱性能優(yōu)于碳納米管。普通碳納米管的導(dǎo)熱系數(shù)可達(dá)3500W/mK，理論值甚至高達(dá)6000W/mK，是目前導(dǎo)熱率最高的天然材料金剛石的2.5倍。因此石墨烯在需要導(dǎo)熱的領(lǐng)域，也是前景巨大。其實我們?nèi)粘Ｊ褂玫氖謾C(jī)、筆記本電腦等產(chǎn)品都需要良好的導(dǎo)熱。

石墨烯具有多種優(yōu)質(zhì)特性

光學(xué)性質(zhì)：透明度高

石墨烯單層對可見光僅2.3%的吸收，透明度為97.7%。利用這個性質(zhì)，可以代替目前液晶面板使用的ITO導(dǎo)電玻璃，因為ITO玻璃的基本要求就是導(dǎo)電和透明度，顯然石墨烯是有這樣的優(yōu)勢的。

電學(xué)性質(zhì)：比表面積大

石墨烯有很大的比表面積，可以攜帶更多的鋰離子，得到和失去鋰離子的速度都很快，這種特性給鋰電池增加容量，加快充放電速度提供了物理基礎(chǔ)。這樣我們以后的手機(jī)電池，就可以不必一天一充了。

比表面積是指單位質(zhì)量物料所具有的總面積

其實石墨烯還有很多的特性，但是可以應(yīng)用在IT行業(yè)的特性，主要就是上面幾種。屏幕和電池是石墨烯的主攻市場。雖然我們上面分析了石墨烯具有的特性，但是實際的應(yīng)用面臨的問題也很多。接下來我們就分析一下石墨烯在屏幕以及電池行業(yè)的發(fā)展。3、一天一充電可不容易

石墨烯電池吵得很熱，這是因為目前的電池技術(shù)，已經(jīng)接近20年沒有長足的進(jìn)步了。我們在使用智能手機(jī)的時候，也強(qiáng)烈感受到電池技術(shù)的桎梏。石墨烯有很大的比表面積，但是在試驗中，石墨烯做負(fù)極的鋰電池循環(huán)壽命很差，充放電快，但是用不了太久。于是人們就開始研發(fā)各種各樣的復(fù)合材料來做負(fù)極，試圖找到一種材料，能把充放電速度快、長循環(huán)壽命、高能量密度結(jié)合起來。但是目前這種努力還沒有成果。

石墨烯電池的成本高

此外把一個電極的材料全換成石墨烯在鋰電池中應(yīng)用，石墨烯主要起到的作用，一是導(dǎo)電劑，二是可能做電極嵌鋰材料。這兩點作用傳統(tǒng)的導(dǎo)電碳/石墨都可以做到，縱然石墨烯放電與充電的速度更快，但是成本卻非常的高昂。

相反我們國家是一個石墨資源比較豐富的國家，目前石墨的價格比較合理，所以才可以大面積的應(yīng)用。對比石墨烯，由于制備技術(shù)還沒有獲得突破，所以石墨烯的成本很高。因此即便解決了復(fù)合電極的問題，成本的問題也不是短時間可以解決的。

并且石墨烯做負(fù)極，理論上最多是石墨負(fù)極兩倍的容量，首次效率低，性能受表面狀態(tài)影響極大等特點，也使得石墨烯作負(fù)極的優(yōu)勢并不明顯。并且目前電池領(lǐng)域已經(jīng)開始使用硅來作為負(fù)極。硅的理論容器近石墨的10倍，因此石墨烯解決了復(fù)合材料與成本問題之后，也要面臨硅的挑戰(zhàn)。在電池領(lǐng)域，石墨烯要走的道路還很長。4、石墨烯不是全能選手

就石墨烯本身的發(fā)展來看，其遇到的最大問題，其實是制備的問題。依靠膠帶來粘，實現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)肯定是不現(xiàn)實的。目前也有很多方法用于制備石墨烯，主要分為機(jī)械方法和化學(xué)方法。一般來說機(jī)械的方法，無法實現(xiàn)低成本大規(guī)模的生產(chǎn)，而化學(xué)的方式容易破壞石墨烯的結(jié)構(gòu)，一旦結(jié)構(gòu)破壞了，石墨烯的各種特性都會出現(xiàn)變化。

石墨烯大規(guī)模制備還是問題

從市場來看，其實石墨烯的發(fā)展前景，也未必就有多么的光明。我們都知道一個技術(shù)能否發(fā)展起來，并非僅僅看它的前沿性。研究人員給出了許多種石墨烯的應(yīng)用方向，似乎石墨烯是萬能的，每個領(lǐng)域都有不錯的發(fā)展。但是一旦上升到工業(yè)層次，都需要在對應(yīng)領(lǐng)域?qū)ふ疑婵臻g。

石墨烯前景并沒有想象的光明

我們分析了石墨烯在電池領(lǐng)域的發(fā)展，也是可以看到上面的問題。石墨烯必須與對應(yīng)領(lǐng)域里的技術(shù)相結(jié)合，才可以具有發(fā)展的前景。但是石墨烯又面臨對應(yīng)領(lǐng)域技術(shù)的挑戰(zhàn)。

其實這也不僅僅是石墨烯遇到的問題，比如我們一直在熱議的OLED屏幕，其在特性上相比于目前的液晶屏幕，的確有著很多的優(yōu)勢。但是由于升級的效果不明顯，所以也像石墨烯一樣，發(fā)展得步履蹣跚。因此對于石墨烯，我們不必抱有太興奮的心情，或許石墨烯最后開花結(jié)果的行業(yè)，只有那么一兩個而已。