石墨烯材料备受追捧 警惕不同制备方法或将带来环境污染
2004年,英国曼彻斯特大学教授安德烈·海姆(AndreGeim)和康斯坦丁·诺沃肖洛夫(KostyaNovoselov)成功地从石墨中分离出石墨烯。2010年,两人借着在石墨烯方面的创新研究而获得了诺贝尔物理学奖。之后,世界范围内对石墨烯的研究、应用和投资快速升温。
作为目前已知的世上最薄、强度最高、导电性最好且拥有强大灵活性的纳米材料,人们对石墨烯在新技术领域的应用充满了想象。有报道称,鉴于石墨烯所蕴含的无限应用潜力,三星、苹果和谷歌公司开始积累各种与石墨烯有关的专利,未来的竞争之战已在实验室打响。
日前,央视《对话》栏目邀请业内相关人士,揭秘石墨烯的神奇之处,石墨烯对目前的产品有哪些颠覆性的改变?“石墨烯时代”究竟离我们还有多远?
石墨烯到底是什么?
中国科学院院士刘忠范:其实石墨烯跟石墨就差个烯字,石墨大家早就知道。早年间的理论模型就是单层石墨,就是石墨烯。早在1947年,理论学家就做了这方面的事情。实验上,五几年、六几年、七几年都有人看到过类似的东西。为什么到2004年才真正关注石墨烯这种材料?我觉得这是需要勇气的。因为从理论上讲,早在70多年前,理论学家就预言真正严格意义上的二维材料是不应该存在的,它是不稳定的。石墨烯当然是一种二维材料。所以一般没有人逾越这个障碍,觉得这是不成立的。当然有人不信邪,不信邪的人拿了诺贝尔奖。
深圳市石墨烯协会会长冯冠平:石墨烯本身并不是会带来污染的物质。但是,也要注意到石墨烯粉体的制备功能,不同的制备方法是会产生污染的。像氧化还原的方法制备的石墨烯粉体材料,它本身用到强酸、强碱。强酸、强碱又是其他工业的原料。所以要把产业链设计好,不要把强酸、强碱变成污染物到处排放。
江南石墨烯研究院副院长瞿研:石墨烯是一种二维材料,确实拥有很多优异的性能,但都是微观尺度的。问题在于如何在三维世界中,将二维的材料组合成三维的材料。目前为止,石墨烯在很多领域的应用只是添加剂,无法作为主材。目前纯用石墨烯做汽车恐怕非常困难。
石墨烯和未来产业之间的关联度到底有多高?
刘忠范:石墨烯的导热性特别好。金刚石的导热性以前是最好的,其导热率不到2000,石墨的导热率是1000多一点,而单层石墨烯的热导率是5300。石墨烯做发热材料、散热材料,如散热片、散热薄膜会有很好的用途。此外,石墨烯轻质高强,强度特别高,可以用做防弹材料、警用产品。关键在于能否将价格降下来。
石墨烯的导电性受环境影响较大,适宜做传感材料。一般的传感器利用导电原理,迅速反映电流、信号的变化。石墨烯做传感材料,能够反映石墨烯各方面的特性,导热性、导电性、表面积、力学、机械强度等等,相当不错。
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