市場熱度“過火” 石墨烯產(chǎn)業(yè)化短期無望

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1、市場熱度“過火”石墨烯產(chǎn)業(yè)化短期無望作為行業(yè)專家，研究了一輩子碳材料的沈萬慈也覺得石墨烯火得有點(diǎn)過分了。從去年10月初兩位英國科學(xué)家因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)石墨烯而獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)后，石墨烯在中國成為熱點(diǎn)詞匯，各地科研院所爭相研究，企業(yè)爭相投資，連地方政府也考慮將其產(chǎn)業(yè)化。沈萬慈對(duì)證券時(shí)報(bào)記者表示，至少在十幾年內(nèi)，石墨烯產(chǎn)業(yè)化基本無望，石墨烯的應(yīng)用還面臨很多難題，今后很長時(shí)間內(nèi)還會(huì)處在探索階段。沈萬慈是業(yè)內(nèi)公認(rèn)的碳材料專家、清華大學(xué)退休教授，他同時(shí)還是中國非金屬礦工業(yè)石墨協(xié)會(huì)專家委員會(huì)主任委員。石墨烯多是微片廈門凱納石墨烯技術(shù)有限公司總經(jīng)理助理方崇卿表示，生產(chǎn)出石墨烯并不困難，石墨烯生產(chǎn)技術(shù)是公

2、開的，普通物理化學(xué)老師都能將其生產(chǎn)出來，難的是怎么批量化生產(chǎn)。廈門凱納成立于去年5月份，主要產(chǎn)品是石墨烯微片，通常所說石墨烯為單碳層，2個(gè)~10個(gè)碳層構(gòu)成稱為多層石墨烯，超過10層而其厚度在5納米~100納米范圍內(nèi)，則稱為石墨烯微片。廈門凱納在其網(wǎng)站上自稱產(chǎn)品可以滿足高性能復(fù)合材料、顯示材料和傳感材料等精密電子功能材料以及在超級(jí)電容器、電池等新能源材料上的應(yīng)用，今年2月份和4月份打出招聘廣告，招聘研發(fā)人員和車間主任等，目前年產(chǎn)能為100噸。之所以不生產(chǎn)石墨烯，方崇卿稱是跟市場需求有關(guān)，要考慮經(jīng)濟(jì)效益。去年記者曾采訪過方崇卿，和那時(shí)候的樂觀相比，他謹(jǐn)慎了許多。下游的應(yīng)用太少了，即使上

3、游拿出來產(chǎn)品，下游也用不上，短期難成規(guī)模。目前申請(qǐng)的石墨烯專利很多，在生產(chǎn)方法上，已經(jīng)有機(jī)械剝離法、SiC或金屬單晶表面外延生長法、化學(xué)氧化剝離法、插層剝離法及化學(xué)氣相沉積法等。中國寶安采用的是氟化膨脹石墨技術(shù)，廈門凱納的則是氧化法。中科院寧波材料所新能源技術(shù)研究所研究員劉兆平稱他找到新的石墨烯制備技術(shù)，這種技術(shù)是國際領(lǐng)先的，不過他不愿意透露這項(xiàng)技術(shù)的原理。泰州巨納新能源有限公司董事長丁榮介紹，他們開始使用的是金屬單晶表面外延生長法，現(xiàn)在則擁有多種不同的制備方法。方崇卿表示，產(chǎn)生石墨烯的原理有兩個(gè)，一種是剝離，另一種是生產(chǎn)，就好比需要直徑一寸的木材，一種是從大的木材上切削出來，另一

4、種是種下小樹長到一寸那么大。諾貝爾獎(jiǎng)獲得者使用的即是剝離法，在單晶硅、黃金和銅表面生長出石墨烯的方法，即為生長法。用不同制備方法生產(chǎn)出來的產(chǎn)品，其性能有很大差異。華僑大學(xué)陳國華教授表示，即使是單層石墨烯也有很多種，在一些應(yīng)用領(lǐng)域表現(xiàn)不同。科研人員還在就不同生產(chǎn)工藝下石墨烯特性進(jìn)行摸索。不少申請(qǐng)專利技術(shù)的公司已經(jīng)開始努力實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。除了上述廈門凱納開始進(jìn)行車間生產(chǎn)外，中科院寧波材料所新能源技術(shù)研究所劉兆平稱利用他的技術(shù)已形成年100噸產(chǎn)能。泰州巨納董事長丁榮也有意投資興建百噸生產(chǎn)線。據(jù)媒體報(bào)道，無錫第六元素高科技發(fā)展有限公司石墨烯項(xiàng)目計(jì)劃3年內(nèi)產(chǎn)量達(dá)到150噸。上述公司中除利用劉兆平

5、技術(shù)的公司成立時(shí)間不詳外，其余均成立于2010年。不過這些投產(chǎn)產(chǎn)品多為多層石墨烯疊加起來的微片，呈粉末狀。丁榮稱其公司與眾不同的是，我們可以控制石墨烯在10層以內(nèi)。去年證券時(shí)報(bào)記者采訪時(shí)，有業(yè)內(nèi)透露石墨烯價(jià)格達(dá)到每克5000元，丁榮表示，現(xiàn)在已經(jīng)降到每克2500元~3000元左右。目前申請(qǐng)石墨烯制備專利眾多，但這些專利只表示可以生產(chǎn)出來石墨烯，或者找到某種方法或技術(shù)，至于能否經(jīng)濟(jì)有效地生產(chǎn)出石墨烯來則另當(dāng)別論。試驗(yàn)效果低于預(yù)期資料顯示，石墨烯的厚度只有0.335納米，是已知材料中最薄的一種，非常牢固堅(jiān)硬；作為單質(zhì)，它在室溫下傳遞電子的速度比已知所有的導(dǎo)體和半導(dǎo)體都快，石墨烯的特殊原

6、子結(jié)構(gòu)使其具備諸多性能，有可能在儲(chǔ)氫、新型鋰離子電池、超級(jí)電容器或者燃料電池得到應(yīng)用。即使石墨烯生產(chǎn)工藝問題解決，質(zhì)量有保證，但在應(yīng)用上如何保持單片石墨烯的優(yōu)良性能也有很大難度。沈萬慈表示，石墨烯的優(yōu)良性能是在單層情況下顯示出來的，如果要實(shí)際應(yīng)用，將石墨烯做成我們?nèi)庋勰芸吹降牟牧希托枰獙⒑芏嗥B加起來，疊加之后的性能可能會(huì)發(fā)生很大變化。比如一毫米的石墨烯薄片，在熱量傳遞上就遞減很多。研究發(fā)現(xiàn)石墨烯可以提高某些材料的性能，用作復(fù)合材料添加劑。但據(jù)沈萬慈所了解，當(dāng)石墨烯作為增強(qiáng)劑放到塑料制品中，性能有所提高，但提高程度并不如預(yù)期的大。實(shí)際上，石墨烯的排列方式也很難精確控制。目前申請(qǐng)的

7、石墨烯專利多為制備方面，即集中在石墨烯生產(chǎn)領(lǐng)域，缺少石墨烯在應(yīng)用領(lǐng)域中的發(fā)現(xiàn)。不過中國寶安申請(qǐng)的專利與應(yīng)用有關(guān)，是在鋰離子電池中添加石墨烯以提高性能。關(guān)于石墨烯在電池材料中的應(yīng)用，沈萬慈所在的清華大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)也有這方面的實(shí)驗(yàn)，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果并不理想。在負(fù)極材料中加入石墨烯后，的確可以提高電池性能，但和加入石墨烯的成本相比，性能的提高顯得沒有經(jīng)濟(jì)性。不過泰州巨納董事長丁榮認(rèn)為，雖然石墨烯在用于生產(chǎn)某種產(chǎn)品時(shí)性能可能會(huì)受到影響，但只要這種產(chǎn)品在某一方面性能較為優(yōu)越，就體現(xiàn)了石