石墨烯是僅有一個(gè)碳原子厚度的二維結(jié)構(gòu)新材料，它在已知的材料中最輕、最薄、強(qiáng)度最大、韌性最好。

西班牙研發(fā)出世界首例石墨烯聚合材料電池，充電時(shí)間不到8分鐘，用此電池提供電力的電動(dòng)車最多能行駛1000公里。這是不久前在《世界報(bào)》刊出的消息，在業(yè)界引起了很大關(guān)注。石墨烯作為一種新材料，當(dāng)前正“紅得發(fā)紫”，對石墨烯的研究和推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化是世界各國攻關(guān)的重點(diǎn)領(lǐng)域。有消息稱，石墨烯將寫入我國正在編制的“十三五”規(guī)劃中。作為“科技創(chuàng)新中心”的北京，石墨烯產(chǎn)業(yè)化也于日前在豐臺(tái)破繭。對于石墨烯產(chǎn)業(yè)化這個(gè)全世界幾乎在同一起跑線的課題，在北京有沒有前景?它的產(chǎn)業(yè)化道路在何方？

石墨烯離生活漸行漸近

《世界報(bào)》的消息稱，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(xué)合作研究出首例石墨烯聚合材料電池，其儲(chǔ)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(dòng)車最多能行駛1000公里，而其充電時(shí)間不到8分鐘。該公司計(jì)劃于2015年將此電池投入生產(chǎn)，并且計(jì)劃與德國四大汽車公司中的兩家于本月進(jìn)行試驗(yàn)。

石墨烯是什么呢?石墨烯是一種由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)新材料，其只有一個(gè)碳原子的厚度，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)。石墨烯的結(jié)構(gòu)特性也賦予了其先天的優(yōu)勢:是已知的世界上最薄、強(qiáng)度最大、重量最輕、韌性最好的材料，具有良好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能，同時(shí)它的潤滑性也非常好。

石墨烯一直被認(rèn)為是假設(shè)性的結(jié)構(gòu)，無法單獨(dú)穩(wěn)定存在，直到2004年，英國曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫成功地在實(shí)驗(yàn)中從石墨中分離出石墨烯，從而證實(shí)了它可以單獨(dú)存在。兩人也因“在二維石墨烯材料的開創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)”共同獲得了2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

石墨烯如此“高大上”，用它合成的復(fù)合材料能做什么呢?它離我們的生活有多遠(yuǎn)呢?事實(shí)上，西班牙研發(fā)成功的電池就是石墨烯的應(yīng)用之一。然而，石墨烯的應(yīng)用還不僅局限于此。據(jù)英國布魯內(nèi)爾大學(xué)教授凱恩斯介紹，因?yàn)閺?qiáng)度大，如果用石墨烯做成一根頭發(fā)絲粗細(xì)的繩子，它可以吊起一架三角鋼琴。同時(shí)，因?yàn)樗€很薄，潤滑度也好，未來在汽車輕量化、節(jié)能減排，能源，特種航天，生物技術(shù)等領(lǐng)域?qū)⒋笥凶鳛椤?br/>
不僅如此，石墨烯材料已經(jīng)應(yīng)用在一些我們能夠看得見摸得著的產(chǎn)品中了，比如一些手機(jī)的顯示屏中就添加了石墨烯。

石墨烯或?qū)懭搿笆濉币?guī)劃

記者了解到，石墨烯一經(jīng)問世就因其優(yōu)良的性能及廣闊的應(yīng)用受到世界各國的重視，各國都在致力于石墨烯在應(yīng)用層面的研究和推進(jìn)其產(chǎn)業(yè)化。

在美國馬勒動(dòng)力總成CEO眼中，石墨烯這種新材料很有前景，將推動(dòng)汽車行業(yè)的發(fā)展。

業(yè)內(nèi)也有聲音認(rèn)為，從1950年制造出世界上第一支硅晶體管，到上世紀(jì)80年代中期研制成功的納米級(jí)金屬材料，過去的五六十年科技呈爆發(fā)式增長。但目前劃時(shí)代的科技進(jìn)步已沉寂了多年，包括在醫(yī)藥領(lǐng)域也是如此，科學(xué)家已找不到新的化學(xué)結(jié)構(gòu)，并還在不斷嘗試。而石墨烯的出現(xiàn)，必將成為人類打造新生活的一個(gè)新發(fā)力點(diǎn)。

正因如此，歐盟已投入10億歐元用于石墨烯的研究和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

眼下，我國在石墨烯新材料產(chǎn)業(yè)化方面也正在發(fā)力。今年10月23日，國家發(fā)改委、財(cái)政部、工信部共同發(fā)布《關(guān)鍵材料升級(jí)換代工程實(shí)施方案》，提出到2016年，推動(dòng)包含石墨烯在內(nèi)的20種重點(diǎn)新材料實(shí)現(xiàn)批量穩(wěn)定生產(chǎn)和規(guī)模應(yīng)用。

此外，有媒體報(bào)道稱，全國首個(gè)石墨烯高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化基地有望近期獲批，首個(gè)基地有望落戶常州，這將是全國首個(gè)“國字頭”的石墨烯產(chǎn)業(yè)化基地。此外，工信部等部門正在加緊研究“十三五”新材料規(guī)劃，出臺(tái)時(shí)間有望在2015年下半年，石墨烯入選該規(guī)劃已經(jīng)基本落定。

在我國，石墨烯行業(yè)近年來也得到不少省市的關(guān)注，其中江蘇省頗為上心，計(jì)劃將常州打造成“東方碳谷”。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前落地常州設(shè)立的聚焦石墨烯及先進(jìn)碳材料科技園區(qū)的企業(yè)已逾30家。

北京石墨烯產(chǎn)業(yè)化破繭

今年，隨著北京城市功能戰(zhàn)略定位的調(diào)整，“科技中心”成為了北京打造的四個(gè)中心之一。北京市也做出了相應(yīng)的要求:瞄準(zhǔn)國際上最先進(jìn)的技術(shù)，組織對接以企業(yè)為主體的承接載體，推動(dòng)相關(guān)技術(shù)在京落地轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化。

新材料作為北京布局的八大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，依托中關(guān)村國家自主創(chuàng)新示范區(qū)的優(yōu)勢，也正在蓬勃發(fā)展。對于石墨烯的研究、推動(dòng)其產(chǎn)業(yè)化，北京已邁出了第一步。

本月，英國布魯內(nèi)爾大學(xué)高級(jí)石墨烯工程中心中關(guān)村豐臺(tái)園研發(fā)中心正式授牌，“石墨烯材料通過增材技術(shù)(3D打印)在汽車領(lǐng)域的高端應(yīng)用專項(xiàng)”也由此啟動(dòng)，將大力發(fā)展石墨烯應(yīng)用領(lǐng)域的研發(fā)、測試、實(shí)驗(yàn)等環(huán)節(jié)，目標(biāo)是將國際上產(chǎn)業(yè)化條件比較成熟的技術(shù)和企業(yè)引進(jìn)國內(nèi)。

為了推動(dòng)石墨烯的產(chǎn)業(yè)化，根據(jù)計(jì)劃，豐臺(tái)科技園正在規(guī)劃建設(shè)一個(gè)近40萬平方米的石墨烯產(chǎn)業(yè)園。

據(jù)介紹，豐臺(tái)石墨烯產(chǎn)業(yè)園初期規(guī)劃控制面積約20公頃，建筑面積近40萬平方米，重點(diǎn)布局石墨烯研發(fā)、孵化、檢測認(rèn)證、技術(shù)與產(chǎn)品交易等公共服務(wù)平臺(tái)，吸引全球石墨烯研發(fā)機(jī)構(gòu)、原材料生產(chǎn)企業(yè)、應(yīng)用材料及元器件企業(yè)入駐，集高端應(yīng)用開發(fā)、科技創(chuàng)新孵化、技術(shù)檢測評價(jià)、產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)痉稇?yīng)用、產(chǎn)品與技術(shù)集散交易五大功能于一體。

豐臺(tái)園將借助園區(qū)內(nèi)新材料產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，用3-5年時(shí)間在石墨烯領(lǐng)域獲得新的技術(shù)突破，開展綠色、生態(tài)制備新技術(shù)的研究，實(shí)現(xiàn)高性能、低成本的規(guī)模化生產(chǎn)，突破輕量化合金材料與復(fù)合材料應(yīng)用技術(shù)、汽車裝置等高端結(jié)構(gòu)研發(fā)與應(yīng)用、新型顯示材料研發(fā)與應(yīng)用、高端動(dòng)力系統(tǒng)研發(fā)(石墨烯電池)等石墨烯應(yīng)用技術(shù)。

到2020年，建成集功能、結(jié)構(gòu)、復(fù)合材料于一體的具有國際影響力的戰(zhàn)略性石墨烯產(chǎn)業(yè)基地，重點(diǎn)開展石墨烯在機(jī)械工程、新能源汽車、新一代信息技術(shù)、節(jié)能環(huán)保、先進(jìn)軌道交通裝備、新型顯示、特種航天、海洋工程等領(lǐng)域的應(yīng)用。

摸著石頭過河

記者注意到，豐臺(tái)對推進(jìn)石墨烯產(chǎn)業(yè)化的策略是政、產(chǎn)、學(xué)、研、用共同合作、共同發(fā)展，對國際開放，引進(jìn)來、走出去;對國內(nèi)開放，產(chǎn)業(yè)抉擇、優(yōu)勢互補(bǔ)。

其實(shí)，早在今年9月，“中關(guān)村豐臺(tái)園戰(zhàn)略性新材料國際合作項(xiàng)目”即已正式啟動(dòng)，這是北京首個(gè)以石墨烯新材料為關(guān)鍵技術(shù)的國際合作項(xiàng)目。該項(xiàng)目政、企、產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合，通過組建國際一流的石墨烯產(chǎn)業(yè)及戰(zhàn)略性新材料產(chǎn)學(xué)研隊(duì)伍，夯實(shí)園區(qū)戰(zhàn)略性新材料的科技人才基礎(chǔ)。項(xiàng)目啟動(dòng)以來，以凱恩斯教授領(lǐng)銜的英國布魯內(nèi)爾大學(xué)高級(jí)石墨烯工程中心科研團(tuán)隊(duì)，就與國際機(jī)械工程領(lǐng)域的大型企業(yè)展開一系列的合作與研究。