石墨烯產業化大潮風起云涌，應用領域不斷拓展，對于石墨烯應用領域的未來方向，上海理工大學材料學院院長楊俊和教授提出“三階段”的發展步驟，并對未來石墨烯產業集群規劃作出預測。
近日，某高峰論壇在福建廈門舉(ju)行。上海(hai)理工(gong)大學(xue)材料科學(xue)與工(gong)程學(xue)院院長楊俊和接受新華網記者專訪(fang)。本文(wen)根(gen)據采訪(fang)實錄整理。

展望——步入石墨烯時代尚需積累

　　有(you)人預言，未來10-20年我們將(jiang)經(jing)歷的(de)(de)一場(chang)變革(ge)，就是由(you)石(shi)墨烯時(shi)(shi)代代替(ti)硅時(shi)(shi)代。從(cong)理(li)論(lun)上來說，這是完(wan)全(quan)有(you)可(ke)能(neng)(neng)的(de)(de)。因為從(cong)理(li)論(lun)上，石(shi)墨烯的(de)(de)一些(xie)性(xing)能(neng)(neng)是能(neng)(neng)夠讓我們看到代替(ti)硅的(de)(de)希望(wang)。不過(guo)理(li)論(lun)是一回事，真正變成(cheng)產(chan)品，真正能(neng)(neng)夠像硅這樣大規模應用到半導體領(ling)域、并且超(chao)越硅的(de)(de)性(xing)能(neng)(neng)，這可(ke)能(neng)(neng)還需要很長一段時(shi)(shi)間。這里面有(you)科學問題(ti)(ti)、技(ji)術問題(ti)(ti)，以(yi)及(ji)將(jiang)來的(de)(de)生產(chan)工業化過(guo)程需要解決的(de)(de)問題(ti)(ti)。

　　例如，大(da)家都知道石(shi)墨烯應(ying)用(yong)領域非常廣，涉(she)及(ji)到(dao)工業生(sheng)產的(de)方(fang)方(fang)面面，也可(ke)能(neng)(neng)涉(she)及(ji)生(sheng)活的(de)方(fang)方(fang)面面。但這些應(ying)用(yong)都基于一(yi)個條件(jian)，就是需要有(you)結構完整的(de)、尺(chi)(chi)寸超(chao)大(da)的(de)石(shi)墨烯。如果沒有(you)大(da)尺(chi)(chi)寸石(shi)墨烯，其它一(yi)切都是免(mian)談。為什么(me)現在石(shi)墨烯大(da)家都說(shuo)性(xing)能(neng)(neng)優越，但真正在實驗(yan)室性(xing)能(neng)(neng)并沒有(you)那么(me)好(hao)，其中一(yi)個根本原因就是尺(chi)(chi)寸太小。

　　尺(chi)(chi)寸(cun)越大(da)(da)的(de)石墨(mo)烯(xi)(xi)越有(you)價值，但是(shi)現在(zai)制備石墨(mo)烯(xi)(xi)大(da)(da)多(duo)數都是(shi)用(yong)(yong)氧(yang)化還(huan)原(yuan)的(de)辦(ban)法，很難獲得(de)很大(da)(da)尺(chi)(chi)寸(cun)。所以研究人員在(zai)實(shi)驗(yan)室開(kai)發了一個(ge)能(neng)夠獲得(de)大(da)(da)尺(chi)(chi)寸(cun)的(de)氧(yang)化石墨(mo)烯(xi)(xi)的(de)技術(shu)，這(zhe)個(ge)技術(shu)已經申(shen)請了專(zhuan)利。它將獲得(de)的(de)石墨(mo)烯(xi)(xi)尺(chi)(chi)寸(cun)，是(shi)現在(zai)普(pu)通的(de)氧(yang)化還(huan)原(yuan)辦(ban)法獲得(de)尺(chi)(chi)寸(cun)的(de)10-20倍(bei)。如果這(zhe)個(ge)大(da)(da)尺(chi)(chi)寸(cun)的(de)石墨(mo)烯(xi)(xi)能(neng)夠被廣泛(fan)大(da)(da)量生產，那么(me)有(you)可能(neng)大(da)(da)大(da)(da)推動石墨(mo)烯(xi)(xi)的(de)應用(yong)(yong)。

　　石墨(mo)烯應用(yong)(yong)未到產(chan)業集(ji)群階段(duan)　　三四年前(qian)媒體(ti)就在報道“充(chong)電幾(ji)(ji)分鐘(zhong)跑1000公里”的新能源汽車，前(qian)段(duan)時間還有石墨(mo)烯電池號稱幾(ji)(ji)分鐘(zhong)充(chong)滿電。作為(wei)一(yi)個(ge)概念，作為(wei)實驗室研(yan)究，這(zhe)都是(shi)可能的。但(dan)是(shi)它要變(bian)成大眾使用(yong)(yong)的產(chan)品，還不是(shi)那么(me)簡單的一(yi)回(hui)事。

　　這里面有(you)一(yi)個(ge)基本問題(ti)，在實驗(yan)室看到(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)是非常小(xiao)的(de)(de)(de)(de)量，比如我們用幾毫克(ke)或(huo)者幾克(ke)的(de)(de)(de)(de)量來(lai)作出一(yi)個(ge)小(xiao)電池來(lai)測試它(ta)的(de)(de)(de)(de)性(xing)能(neng)，再推算如果(guo)把它(ta)放(fang)大(da)后會是什么效果(guo)。但大(da)家都忽略一(yi)個(ge)問題(ti)，在放(fang)大(da)的(de)(de)(de)(de)過程中，會產生(sheng)很(hen)多很(hen)多的(de)(de)(de)(de)衰(shuai)(shuai)減。因此(ci)，從克(ke)到(dao)(dao)公斤(jin)，再到(dao)(dao)噸的(de)(de)(de)(de)規模的(de)(de)(de)(de)時(shi)候，它(ta)性(xing)能(neng)的(de)(de)(de)(de)衰(shuai)(shuai)減可能(neng)是幾十倍甚至上(shang)百倍。也(ye)就是說，理論研(yan)究、實驗(yan)室成果(guo)到(dao)(dao)真正的(de)(de)(de)(de)工(gong)業(ye)化(hua)的(de)(de)(de)(de)距離(li)和它(ta)的(de)(de)(de)(de)性(xing)能(neng)衰(shuai)(shuai)減是成正比的(de)(de)(de)(de)。所以(yi)楊俊和認為，石墨烯應用還(huan)處在產業(ye)萌(meng)芽階(jie)段，還(huan)沒(mei)有(you)到(dao)(dao)產業(ye)集群這樣的(de)(de)(de)(de)階(jie)段。

立足第一階段，未來尚有空間

　　楊俊和預計，未來5年，石墨烯應用方面會有一個比較大的突破。這種突破可能首先是對傳統材料的改性。2015年12月，國家三部委聯合出臺,《關于加快石墨烯產業創新發展的若干意見》，非常明確地規劃了我國石墨烯產業的三步走。其中第一步就是石墨烯用于傳統材料中的升級換代或者叫改性。這些領域有可能會比較快地實現產業化，比如石墨烯用于工程塑料、涂料、橡膠等復合材料，發熱散熱材料，導電添加劑等。而且這方面一旦產業化，可能會需要大量的石墨烯，這又會反過來促進石墨烯本身的制備產業的發展，這是第一階段。第二、三階段可能又有更長的路要走。