2009年,我开始研究石墨烯。那时,这个材料刚刚兴起,堪称“明星材料”,无论电学、热学还是力学性能,文献中的描述都近乎完美。从学术界到产业界,大家都对它寄予厚望,仿佛它是通向未来材料世界的钥匙。
我的研究生三年基本都围绕石墨烯展开:从氧化还原法制备,到复合材料增强,再到锂电池添加剂应用。凭借几篇SCI论文,拿到了学校当时能给的所有奖项。
毕业那会,国内石墨烯产业化刚刚起步。印象中,国内第一个石墨烯研究院在常州成立,常州有家公司据说在用CVD法制备石墨烯。我还曾亲自去这家公司“探访”,但无缘进厂,只能透过窗户缝,看到里面一排排炉子,不知现在发展如何?
当时也幻想过,是不是我们也能搞一个石墨烯公司?但说实话,我们内心是打着大大的问号的。最主要的质疑点是:产业上究竟能不能制备出真正“单层石墨烯”?
理想的石墨烯 ≠ 实际的石墨烯
我们在论文里看到的神奇性能,往往基于单层石墨烯。但现实是:
CVD法是当时唯一接近“单层”质量的路径,但设备复杂,产率极低,良率难控,很难想象能规模化落地。
溶液法或热还原法虽然产量能上去,但通常产出的是多层石墨烯,含有大量缺陷。热导、电导、强度等性能都会大打折扣。
后来学术上甚至开始将“少于5层”的统称为石墨烯,但我们心里都清楚:层数一多,结构变了,性能也早已不是最初被期待的“那个石墨烯”。
十几年过去了,它真的产业化了吗?
如今已过去十多年,石墨烯并没有像当年无数篇论文里写的那样,全面渗透各行各业。但也确实看到了一些实打实的应用落地:
1. 石墨烯导热膜
有说法称其热导率可达 700~900 W/m·K,但我个人尚未验证,持保留态度。石墨烯热导率可达3000-5000W/ m·K。
不过目前在一些手机、笔记本产品中,的确已经使用了类似材料,个人认为应该叫“导热石墨膜”比较合适。
2. 锂电池添加剂
我们读研时就做过实验,确实看到对倍率性能、电导率有提升。
现在一些电池企业也在用“石墨烯添加剂”,但具体加入的是什么形态?少层?微片?这个值得进一步了解。
3. 防腐涂料
利用了石墨烯高致密性和屏障性能,延缓腐蚀介质渗透。同时借助其热导率,实现构件更好的散热。
4. 发热产品
2014、2015年前后,“石墨烯发热”产品一度火过一波。现在也还有在卖。
比如我夫人曾花1000块买过一款石墨烯暖宫贴——我只能说:“人多了,总有人愿意买单。”
5. 其他方向
还有一些像超级电容器、电磁屏蔽、传感器材料的方向,也都有研究或产品号称用到了石墨烯。但迄今为止,没有看到一个真正突破临界规模的大爆发场景。
写在最后:还值得继续关注吗?
石墨烯的确有独特的性能,但这十几年来,我们不得不面对技术到应用之间的现实鸿沟。
即便如此,它也不算“失败”——因为至少在一些材料体系中,石墨烯确实带来了性能提升,只是距离最初的想象还有些远。
作为一个早期的参与者,我始终对这个材料保有一份感情,也对它的未来仍存关注。也欢迎更多朋友一起交流探讨你所见的石墨烯真实落地场景,无论是产业、科研、工程、材料配方,或者是市场端的反馈。
评论区见,我们可以慢慢把这些真实案例一点点梳理出来,说不定还能碰撞出一些新的可能。
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