石墨烯带给我们一个不同的世界

石墨烯带给我们一个不同的世界

石墨烯、移动通信，这两个看似八竿子打不着的名词却真真实实地出现在2016世界移动大会-上海，在本次大会的石墨烯展区，剑桥大学、曼切斯特大学、光子科学研究所（ICFO）、中国石墨烯产业技术创新联盟（CGIA）等知名学府、研究所和企业带来了大量的石墨烯原型和互动演示。石墨烯的发现者、2010年诺贝尔物理学奖得主康斯坦丁·诺沃肖洛夫（Konstantin Novoselov）博士在石墨烯展区接受了本刊记者的采访，畅谈了石墨烯对信息产业的巨大影响，并对中国的石墨烯发展提出了建议。

作为一位科学家，康斯坦丁·诺沃肖洛夫并不关注石墨烯具体的商业模式，但他也告诉记者，他在石墨烯展区看到的大多数参展公司一开始都是基于一个科学项目而成为一个初创企业的，是以科学项目为出发点创立公司的。

康斯坦丁·诺沃肖洛夫（左）与本刊记者合影

石墨烯将改变移动通信

石墨烯（Graphene）是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料，它是目前世上最薄却也是最坚硬的纳米材料。当初是什么样的机缘巧合发明了石墨烯呢？康斯坦丁·诺沃肖洛夫说：“其实当初在我们实验室展开研究的时候，我们也希望能够跳出常规的框框，能不能在我们专长领域有所探讨，所以我们也部署了一些项目，石墨烯当时就是作为部署的项目之一，很多其他这方面的项目都失败了，但是最后石墨烯大获成功。”

“石墨烯是有不同的形式，也有不同的种类，有点像塑料的材料，比如在一些管道包括塑料袋上都有这种材料，根据具体应用而异，可以选择这个形式，或者使用那个种类。”康斯坦丁·诺沃肖洛夫说，“对于有些应用，例如复合材料，包括印刷电子或者是能源行业的石墨烯的应用，可以通过石墨烯来提取它的天然的石墨烯的形式。在有些电子行业，包括传感器方面的应用，可以通过合成石墨烯，也就是通过一些具体的方法让它进行一些生长，用合成的方式去做，让它满足应用需求。”

如今，石墨烯被称为“黑金”，它在移动通信领域展现的巨大潜力让人咋舌：透明的触摸屏、能卷起的可穿戴设备、随时呼吸的电池、速度快几百倍的处理器、灵性能强一千倍的传感器，不论哪个创新，都足以撼动整个移动通信界。毫不夸张地说，石墨烯的发现，将改变移动通信的未来。作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，石墨烯被称为“新材料之王”，连2010年诺贝尔物理学奖也授予了它。那么，这个新材料之王有哪些用途呢？

首先，石墨烯有望成为硅的替代品，制造超微型晶体管，用来生产未来的超级计算机。用石墨烯取代硅，计算机处理器的运行速度将会快数百倍，这项应用在未来的数据中心、智慧城市等建设中，将发挥巨大的作用。其次，石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光，同时，它非常致密，即使是最小的气体原子（氦原子）也无法穿透。这些特征使得它非常适合作为透明电子产品的原料，如透明的触摸显示屏、发光板和太阳能电池板。以显示屏为例，石墨烯和现在的手机屏幕相比，不仅更薄、透光性更好，而且还具有更好的韧性，更不容易破损，甚至还能做成可以卷起的柔性屏幕。此外，石墨烯还是优质的感光元件的制造材料，使用石墨烯制造的感光元件，不仅更薄，还更便宜。据新加坡一个科研团队展示的科研成果，石墨烯感光元件的性能比传统传感器强1，000倍。在昏暗的光线环境中，这类传感器依然能够捕捉到较为清晰的物体影像。总之，石墨烯在显示屏、可穿戴、IoT、数据传输、智慧城市等领域都展现了巨大的潜力。随着石墨烯的产业化发展和落地，人们的生活将随之改变，它将带给人们更加便捷和时尚的生活。

石墨烯的未来更加辉煌

“目前，石墨烯的生产方法变得越来越好，而且生产成本越来越低。”康斯坦丁·诺沃肖洛夫说，“与此同时，我们也观察到了石墨烯作为一种材料，它和已有的技术能够更好地融合和兼容，也就是说，现在更容易把石墨烯和现有的技术给兼容起来。当然，在未来慢慢的假以时日，也会有全新的应用类型出现，这些全新的应用如果没有石墨烯是不可能实现的，因为石墨烯有一些独特的特性，任何其他材料都没有的。早在几年前石墨烯材料成本相较于其他材料就已经比较有竞争力了，所以我认为成本并不是个问题，如何把石墨烯作为一种全新的材料集成和运用到我们现有的技术框架中，这是一个大的挑战。”

石墨烯展现的巨大潜力，引发了全世界的关注。近几年，全球各国都在积极布局这一有望改变未来的领域。美国、欧盟、英国、韩国、日本等发达国家都在加大有关石墨烯的投资，不仅对其进行技术研究，而且大力拓展其应用领域。令人振奋的是，中国在石墨烯领域丝毫不必上述国家逊色。

中国是目前石墨烯研究和应用开发最为活跃的国家之一。数据显示，在所有国家中，中国申请的石墨烯专利数量最多，占全世界的1/3。在政府层面，2015年，工信部、发改委和科技部联合发布《关于加快石墨烯产业创新发展的若干意见》，提出将石墨烯产业打造成先导产业，逐渐实现石墨烯材料在部分工业产品和民生消费品上的产业化应用，并提出到2020年，形成完善的石墨烯产业体系。除政府支持外，中国目前已经走在了石墨烯产业化的前列，涌现出了一大批石墨烯相关企业，产业方向集中在石墨烯的制备以及储能、触摸屏和涂层等几个应用领域。

“中国对于石墨烯技术的应用和研究有比较好的声望，当然中国现在的问题就在于对石墨烯的应用与研究还是参差不齐。”康斯坦丁·诺沃肖洛夫说，“因为在中国也有很多低科技的公司，他们在石墨烯材料方面更多的是投机性，或者说有一些低质量的、低技术含量的应用。当然，与此同时，中国也有一些高质量的非常出色的应用型的企业，所以正如习近平主席‘十三五’规划描述的那样，要关注到高科技的这部分。因此，我认为这是中国未来需要做的，也就是说剔除掉那些比较低质量的应用和低技术含量的应用，把精力全部放到真正的高技术含量的石墨烯的应用里。”

（本刊记者/赵法彬）