市场太热石墨烯产业化受阻.doc

市场太热？石墨烯产业化受阻？ 2011-11-12 15:56:05| 　　石墨烯分子结构 　　作为行业专家，研究了一辈子碳材料的沈万慈也觉得石墨烯火得有点过分了。从去年10月初两位英国科学家因为发现石墨烯而获得诺贝尔物理学奖后，石墨烯在中国成为热点词汇，各地科研院所争相研究，企业争相投资，连地方政府也考虑将其产业化。 　　沈万慈对证券时报记者表示，至少在十几年内，石墨烯产业化基本无望，“石墨烯的应用还面临很多难题，今后很长时间内还会处在探索阶段”。沈万慈是业内公认的碳材料专家、清华大学退休教授，他同时还是中国非金属矿工业石墨协会专家委员会主任委员。 　　石墨烯多是微片 　　厦门凯纳石墨烯技术有限公司总经理助理方崇卿表示，生产出石墨烯并不困难，石墨烯生产技术是公开的，普通物理化学老师都能将其生产出来，难的是怎么批量化生产。 　　厦门凯纳成立于去年5月份，主要产品是石墨烯微片，通常所说石墨烯为单碳层，2个~10个碳层构成称为多层石墨烯，超过10层而其厚度在5纳米~100纳米范围内，则称为石墨烯微片。厦门凯纳在其网站上自称产品可以满足高性能复合材料、显示材料和传感材料等精密电子功能材料以及在超级电容器、电池等新能源材料上的应用，今年2月份和4月份打出招聘广告，招聘研发人员和车间主任等，目前年产能为100吨。 　　之所以不生产石墨烯，方崇卿称是跟市场需求有关，“要考虑经济效益”。去年记者曾采访过方崇卿，和那时候的乐观相比，他谨慎了许多。“下游的应用太少了，即使上游拿出来产品，下游也用不上，短期难成规模。” 　　目前申请的石墨烯专利很多，在生产方法上，已经有机械剥离法、SiC或金属单晶表面外延生长法、化学氧化剥离法、插层剥离法及化学气相沉积(CVD)法等。中国宝安(000009)采用的是“氟化膨胀石墨技术”，厦门凯纳的则是氧化法。中科院宁波材料所新能源技术研究所研究员刘兆平称他找到新的石墨烯制备技术，这种技术是“国际领先的”，不过他不愿意透露这项技术的原理。泰州巨纳新能源有限公司董事长丁荣介绍，他们开始使用的是金属单晶表面外延生长法，现在则拥有多种不同的制备方法。 　　方崇卿表示，产生石墨烯的原理有两个，一种是剥离，另一种是生产，就好比需要直径一寸的木材，一种是从大的木材上切削出来，另一种是种下小树长到一寸那么大。诺贝尔奖获得者使用的即是剥离法，在单晶硅、黄金和铜表面生长出石墨烯的方法，即为生长法。用不同制备方法生产出来的产品，其性能有很大差异。华侨大学陈国华教授表示，即使是单层石墨烯也有很多种，在一些应用领域表现不同。 　　科研人员还在就不同生产工艺下石墨烯特性进行摸索。不少申请专利技术的公司已经开始努力实现产业化。除了上述厦门凯纳开始进行车间生产外，中科院宁波材料所新能源技术研究所刘兆平称利用他的技术已形成年100吨产能。泰州巨纳董事长丁荣也有意投资兴建百吨生产线。据媒体报道，无锡第六元素高科技发展有限公司石墨烯项目计划3年内产量达到150吨。上述公司中除利用刘兆平技术的公司成立时间不详外，其余均成立于2010年。 　　不过这些投产产品多为多层石墨烯叠加起来的微片，呈粉末状。丁荣称其公司与众不同的是，“我们可以控制石墨烯在10层以内”。去年证券时报记者采访时，有业内透露石墨烯(单层)价格达到每克5000元，丁荣表示，现在已经降到每克2500元~3000元左右。 　　目前申请石墨烯制备专利众多，但这些专利只表示可以生产出来石墨烯，或者找到某种方法或技术，至于能否经济有效地生产出石墨烯来则另当别论。 　　试验效果低于预期 　　资料显示，石墨烯的厚度只有0.335纳米，是已知材料中最薄的一种，非常牢固坚硬;作为单质，它在室温下传递电子的速度比已知所有的导体和半导体都快(石墨烯中电子的迁移速度达到了光速的1/300)，石墨烯的特殊原子结构使其具备诸多性能，有可能在储氢、新型锂离子电池、超级电容器或者燃料电池得到应用。 　　即使石墨烯生产工艺问题解决，质量有保证，但在应用上如何保持单片石墨烯的优良性能也有很大难度。沈万慈表示，石墨烯的优良性能是在单层情况下显示出来的，如果要实际应用，将石墨烯做成我们肉眼能看到的材料，就需要将很多片叠加起来，叠加之后的性能可能会发生很大变化。“比如一毫米的石墨烯薄片，在热量传递上就递减很多。” 　　研究发现石墨烯可以提高某些材料的性能，用作复合材料添加剂。但据沈万慈所了解，当石墨烯作为增强剂放到塑料制品中，性能有所提高，但提高程度并不如预期的大。实际上，石墨烯的排列方式也很难精确控制。 　　目前申请的石墨烯专利多为制备方面，即集中在石墨烯生产领域，缺少石墨烯在应用领域中的发现。不过中国宝安申请的专利与应用有关，是在锂离子电池中添加石墨烯以提高性能。 　　关于石墨烯在电池材料中的应用，沈万慈所在的清华大学研究团