石墨烯引爆新材料革命，存萬億級市場規(guī)模，長沙正籌建石墨烯產(chǎn)業(yè)集群基地。     世界上有這樣一種物質(zhì)，它透明，只吸收2.3%的光；它堅硬，強度是鋼鐵的200倍；它存量豐富，在大自然中廣泛存在；它實用，電阻率是世界上已知物質(zhì)中最小的。它就是石墨烯，一種科學家和企業(yè)家都為之著迷的新材料。憑借完美的性能，石墨烯成為材料界的新貴，從三星的移動手機、蘋果的可穿戴設(shè)備，到特斯拉電動車電池，都出現(xiàn)了石墨烯的身影。
石墨烯究竟有何神秘之處？它的相關(guān)研究和產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀如何？帶著這些問題，記者近日走進長沙專門研究這種材料的湖南元素密碼石墨烯研究院一探究竟。
 
    發(fā)明：兩名物理學家獲諾貝爾獎
    據(jù)媒體報道，近日西班牙一家以工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)石墨烯的公司Graphenano，與西班牙科爾瓦多大學合作研究出首例石墨烯聚合材料電池，其儲電量是目前市場最好產(chǎn)品的3倍，用此電池提供電力的電動車最多能行駛1000公里，而其充電時間不到8分鐘。
石墨烯是什么？湖南元素密碼石墨烯研究院創(chuàng)始人、中藍科技控股集團董事長譚彬介紹，石墨烯是一種由碳原子按六邊形晶格整齊排布而成的碳單質(zhì)，厚度只有0.335納米，是二維結(jié)構(gòu)的材料，而我們現(xiàn)在所應(yīng)用的材料都是三維結(jié)構(gòu)。把20萬片石墨烯疊加到一起，也只有一根頭發(fā)絲那么厚。石墨烯的結(jié)構(gòu)特性也賦予其先天的優(yōu)勢：它是世界上已知的最薄、強度最大、重量最輕、韌性最好的材料，因此也稱為“萬能材料”。
石墨烯一直被認為是假設(shè)性的結(jié)構(gòu)，無法單獨穩(wěn)定存在。直到2004年，英國曼徹斯特大學兩名物理學家從石墨中剝離出石墨片，然后將薄片的兩面粘在一種特殊的膠帶上，撕開膠帶，就能把石墨片一分為二，不斷地這樣操作，于是薄片越來越薄，最后得到僅由一層碳原子構(gòu)成的薄片，這就是石墨烯，兩人也因這項發(fā)明獲得2010年諾貝爾物理學獎。
 
    應(yīng)用：一根細絲吊起一架鋼琴
     石墨烯如此“高大上”，用它合成的復合材料能做什么呢？因為強度大，如果用石墨烯做成一根頭發(fā)絲粗細的繩子，它可以吊起一架三角鋼琴。業(yè)內(nèi)人士認為，如果說20世紀是硅的世紀，那么石墨烯則開創(chuàng)了21世紀的新材料紀元，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，未來有望達到萬億元級市場規(guī)模。
譚彬告訴記者，經(jīng)過3年多攻關(guān)，湖南元素密碼石墨烯研究院通過一種全新的氧化還原法，實現(xiàn)了石墨烯材料研發(fā)和應(yīng)用的重大技術(shù)突破，獲得全球?qū)＠?0多項。目前，該研究院自主研發(fā)的石墨烯合金材料，可以有效地和鐵、銅、鎳、鋁、錫及金剛石等材料相親合，極大改善材料性能；通過氟化石墨烯技術(shù)，既保持了石墨烯的高強度，又使得其具有極強的耐高溫、疏水性等性能，在新型納米電子器件、潤滑材料、動力電池等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
      目前，石墨烯材料已大規(guī)模應(yīng)用到長沙賽維能源科技有限公司鋰離子電池生產(chǎn)當中，作為正負極電極活性材料的導電劑添加劑。技術(shù)參數(shù)顯示，通過往鋰電池正極材料中添加1%到2%的石墨烯作為導電材料，電池的儲電量是普通鋰電池的兩倍以上，電池使用壽命延長兩倍，成本降低20%。
 
    產(chǎn)業(yè)化：行業(yè)量產(chǎn)仍處于摸索階段
    我國的石墨烯行業(yè)仍在量產(chǎn)摸索階段，目前還很少有能夠?qū)崿F(xiàn)批量化生產(chǎn)的企業(yè)或研究機構(gòu)。為什么會出現(xiàn)這樣的困境？譚彬解釋，目前國內(nèi)研究和生產(chǎn)石墨烯的制備設(shè)備成本太高，多數(shù)企業(yè)只能小量生產(chǎn)石墨烯，生產(chǎn)出的石墨烯也存在很多技術(shù)上需要突破的問題。從需求上看，石墨烯沒有形成下游的應(yīng)用和需求，目前最大的應(yīng)用還是為各大科研院校的實驗使用。
目前湖南元素密碼石墨烯研究院通過氧化還原法和其他物理方法相結(jié)合，能生產(chǎn)出低成本的石墨烯材料，于2014年5月在隆平高科技園建成第一條年產(chǎn)30噸的石墨烯生產(chǎn)線，預計今年年產(chǎn)能將達300噸，現(xiàn)在該公司正在籌建第二條石墨烯生產(chǎn)線。
譚彬介紹，中藍科技控股集團采用PPP/BOT的運營模式，引進投資60億元，向長沙市政投入純電動大巴、純電動出租車，同時建立配套的充電站（樁）設(shè)施及核心零部件基地；同時引進產(chǎn)業(yè)基金30億元投資興建日產(chǎn)100萬安時石墨烯鋰離子電池生產(chǎn)線。
 
    規(guī)劃：長沙產(chǎn)業(yè)集群有望達千億元規(guī)模
    基于石墨烯材料的特殊性，其產(chǎn)業(yè)發(fā)展已提升至國家戰(zhàn)略層面。國家工業(yè)和信息化部等部門正在加緊研究“十三五”新材料規(guī)劃，有望于今年下半年出臺，石墨烯入選該規(guī)劃已經(jīng)基本落定。2011年，我國首家石墨烯企業(yè)成立，目前企業(yè)數(shù)量已達到40余家，山東青島、江蘇常州、浙江寧波、廣東深圳已正式掛牌成立四大國家級石墨烯產(chǎn)業(yè)化基地。
目前，中藍科技正規(guī)劃在長沙建設(shè)一個石墨烯產(chǎn)業(yè)集群基地，一期占地500畝，整合石墨烯鋰離子電池、電動汽車、電動汽車管理系統(tǒng)、電機等行業(yè)資源，打造石墨烯產(chǎn)業(yè)集群。譚彬說：“我們很期待，未來有望做到千億元規(guī)模。”他認為，隨著國家推進新能源汽車戰(zhàn)略，未來電動汽車市場將出現(xiàn)井噴式增長，中藍科技正是想抓住這其中的契機，通過控股廣州益維新能源汽車有限公司，與梅花客車形成戰(zhàn)略合作，以此延伸石墨烯的下游產(chǎn)業(yè)鏈。
“石墨烯產(chǎn)業(yè)在長沙發(fā)展得怎么樣，一方面要依靠企業(yè)和市場的力量，另一方面，政府也可以適當做一些引導、支持和服務(wù)。”譚彬認為，湖南的石墨原材料儲量占全球一半以上，因此發(fā)展石墨烯產(chǎn)業(yè)具有得天獨厚的條件，下一步長沙也可以加緊相關(guān)行業(yè)布局，盡早占領(lǐng)這一行業(yè)制高點。
 
    名詞解釋：石墨烯
    石墨烯是一種由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)的新材料，它只有一個碳原子那么厚，是已知、能看得見的最薄納米級材料，且在已知的材料中最輕、強度最大、韌性最好，目前的主要應(yīng)用方向包括透明導電薄膜、儲能領(lǐng)域、導熱散熱以及功能性復合材料領(lǐng)域。蘋果、三星等公司正試圖利用石墨烯材料的導電和透明特性，制造像一張紙那么薄的透明手機，而且還不怕彎曲。利用它能制造出大容量電池，一次充電足以讓電動汽車行駛數(shù)百上千公里。