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石墨烯改变世界终极应用尚未出鞘 物理诺奖得主:警惕造假劣行

作者:网络 来源:大公网 时间:2018年10月29日

  【聯合新聞】10月29日報道:

石墨烯改变世界终极应用尚未出鞘 物理诺奖得主:警惕造假劣行

图:石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性,被认为是未来革命性的材料,或用于太阳能发电方面;图为浙江省义乌市一大厦天台的光伏设施

以全球首款石墨烯散热手机为卖点的华为Mate 20 X刚上市,三星就透露将商用石墨烯电池并计划在下一代旗舰Galaxy Note 10上首发,声称12分钟可充满电。“石墨烯之父”的诺贝尔物理学奖得主、英国曼彻斯特大学康斯坦丁.诺沃肖洛夫指出,当前石墨烯行业出现造假劣行;有专家表示,石墨烯“杀手级”应用尚未出现。

物理学家安德烈.盖姆和康斯坦丁.诺沃肖洛夫,用微机械剥离法成功从石墨中分离出石墨烯,因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。

日前,在广西桂林召开的2018年石墨烯最新进展国际会议上,康斯坦丁.诺沃肖洛夫表示,以石墨烯为代表的2D晶体更具优异的性能,现在世界上还有很多2D材料等着科学研究者去发现,未来包括石墨烯在内的2D新材料的应用必将改变我们的世界。

研究进展缓 乏产业突破

作为世界上已知最薄最坚硬、被称为“超级材料”、“神奇材料”的纳米材料石墨烯,正引领着时下的科技风潮。“石墨烯汽车动力电池充电10分钟,跑1000公里”的夸张说法令人遐想。

但当前石墨烯研究进展缓慢缺乏实质性产业突破,虽然政府、研究机构和市场投入了大量的资金、资源、人力以及时间,惟石墨烯仍然停留在实验室,产业化进展缓慢,没有把石墨烯的优势充分发挥,继而产生实质性效益。石墨烯产业上、中、下游迟迟没有打通。

“如果把石墨烯比作一个人,目前仍然只是一个天赋异禀的‘超级婴儿’。”论坛上广西大学教授何国强认为,石墨烯产业远未成长起来。

“石墨烯堪称一个万金油式的万能添加剂,不管什么材料添加一点石墨烯,都会改善提升其性能。”香港中文大学材料科学技术研究中心主任许建斌说。

冀各业界具良知兼守规

许建斌同时指出,石墨烯目前还没有找到一项无可替代的、跨时代的“杀手级”的应用,比如香港中文大学前校长高锟发明的光纤,就是一项“杀手级”的应用,把信息传输效率提升上千倍,同时又无可替代,而石墨烯目前的应用都是可替代的。

在石墨烯风头一时无两的同时,“假大空”的暗流亦在涌动。

康斯坦丁表示,他和本次大会主席安东尼奥今年联名在国际顶级期刊Advanced Materials发文,指出石墨烯作假现象。他们抽检了全球60家公司的石墨烯样品,发现大多数公司样品中石墨烯含量低于10%,并且没有任何一家公司样品的sp2键含量超过60%。

何国强表示,科研界顶级期刊《Nature》今年也发文向假石墨烯开战,而每一家石墨烯企业背后都有相对应的科研人员或科学家,这个后果很严重,破坏性地透支了人们对石墨烯未来的期望,需要学术界、产业界、投资界等具备良知、珍重信用和遵守市场规则。

何谓石墨烯?

石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角形呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。2004年,英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈.盖姆(Andre Geim)和康斯坦丁.诺沃肖洛夫(Konstantin Novoselov)发现他们能用一种非常简单的方法得到越来越薄的石墨薄片。他们从高定向热解石墨中剥离出石墨片,不断地把薄片的两面黏在一种特殊的胶带上,撕开胶带,把石墨片一分为二。最后,他们得到了仅由一层碳原子构成的薄片,这就是石墨烯。

石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性,在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景,被认为是一种未来革命性的材料。

2018年3月31日,中国首条全自动量产石墨烯有机太阳能光电子器件生产线在山东菏泽启动,该项目主要生产可在弱光下发电的石墨烯有机太阳能电池(下称石墨烯OPV),破解了应用局限、对角度敏感、不易造型这三大太阳能发电难题。

水伏发电应用值得期待

“一滴水在手机屏幕上一滚就能发电”,中国科学院院士、南京航空航天大学教授郭万林拭目以待,水伏发电是否会成为石墨烯的一个“杀手级”的应用。

一滴水就能发电

郭万林表示,在纳米结构的碳材料表面进行自然水蒸发,在常温条件下,可产生1伏特的可持续电压,只要水不干,蒸发一直产生着,就能一直持续着发电。

在实验中,技术员将厘米尺寸的炭黑膜进行亲水处理后,半浸入水中,常温、常压条件下水自然蒸发,炭黑膜的两端就产生约1伏特的电压并能长时间地保持,把四个水蒸发发电装置串联起来,竟点亮了液晶显示屏,“一滴水在手机屏幕上一滚就能发电”。

“虽然输出功率并不是很高,大概只有50NW(纳瓦)左右,因为电流只有100NA(纳安),但我们通过一年的努力把电流的输出提升了1000倍,如果能再提升100倍就具备实际应用的价值。”郭万林说。

石墨烯之所以被视为前景广阔的未来材料,原因之一就在于其强大的亲合力。用适当的方式,把石墨烯和其他特定的材料结合起来,就能发掘出蕴藏在这一层薄薄碳原子中的无限潜力。

 

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