近来，某公司总裁表示，未来 10 - 20 年石墨烯将引发一场技术革命，成为“彻底改变 21 世纪”的“黑科技”。石墨烯究竟是一种什么新材料?它真的可以改变未来吗?

新材料界的“网红”

石墨烯是一种只有一个原子层厚度的准二维材料。很久之前有物理学家预言，准二维晶体本身热力学性质不稳定，所以其不能单独存在。直到 2004 年，英国曼彻斯特大学物理学家从石墨中分离出石墨烯，证实它可以单独存在，两人因此共获 2010 年诺贝尔物理学奖。

石墨烯号称“新材料之王”，是一种二维蜂窝状纯碳材料，集众多特性于一身。它是目前最薄、最轻的材料，同时也是最强、最坚硬的材料。虽然石墨很软，但是单层的石墨烯材料甚至比金刚石还硬。我们所熟知的金刚石导热性很好，热导率在 2000 W/mK (导热系数) 左右，而石墨烯的热导率达到 5300 W/mK。石墨烯还兼具柔性、透明等特性，而且只有质子能够穿透。这些优良的特性赋予了石墨烯材料极为广阔的应用前景，也是吸引全世界眼球的根本原因。

尽管石墨烯在新闻端不断“刷屏”，真正能够发挥其特性的商业产品却迟迟不见踪影。

手机行业或被颠覆

对于手机来说，石墨烯意义重大。如果手机芯片使用石墨烯制造，性能大幅提升的同时功耗将大幅下降;如果将石墨烯用于手机电池的两极，续航能力将是普通电池的十多倍;如果用石墨烯制作电容装置，几分钟就能完成智能手机充电;石墨烯具有透光、柔韧等特点，若能用在手机上，就能生产柔性屏幕手机、全透明手机。

理想与现实差距大

其实，对于石墨烯材料来说，理想与现实差距很大。理想的石墨烯具有完美的蜂窝状结构，而现实的石墨烯就像一件破衣服，由无数个石墨烯微片拼接而成。石墨烯上有很多缺陷，还有很多脏东西。因此，现实制备出来的石墨烯材料性能没有那么好，价值也没有那么高。

企业的重金投入并没有使石墨烯实现真正产业化，国内企业中除了两家企业实现了应用于 LED 行业的石墨烯产品的小规模生产外，其余研究机构及企业均只能小批量生产，产品也主要用于研究机构的研究。

国内石墨烯产业处于初级发展阶段，工艺水平不高、企业难以获利是阻碍石墨烯产业化发展的两大因素。

工艺上来看，如何批量化地制备大面积、稳定性好、高质量的石墨烯是难点之一，目前整个行业仍处于产品研发阶段，只有少数企业能够大规模制备高质量石墨烯，行业层面的不良率影响了下游的应用推广。

利润方面，石墨烯获取成本仍旧高企，而应用市场尚未完全打开，这使得石墨烯公司难以稳定获取利润，自然规模不显。未来这些企业需要整合好上下游产业链，降低成本并提高销售。

众多国家投入研究

今年年初，工信部、发改委和科技部等三部委发布了《关于加快石墨烯产业创新发展的若干意见》，欲在 2020 年形成完善的石墨烯产业体系，实现石墨烯材料标准化、系列化和低成本化，在多领域实现规模化应用。

虽然我国在石墨烯研究上拥有储量丰富、政策支持的双重优势，但是作为石墨烯诞生的摇篮，英国在这一领域研究的底子更厚。在去年已有40多家企业与曼彻斯特大学的 235 名研究人员合作开展石墨烯和相关二维材料的研究，并在周边催生出上千家独立公司。

美国、日本、韩国也在石墨烯的创新研究上处于领先。美国对石墨烯项目政策扶持主要集中在石墨烯晶体管、石墨烯超级电容器、锂离子电池用纳米石墨烯复合材料电极以及高灵敏测器的研发领域。国外的科技巨头们正在加快推进石墨烯的产业化和应用。

技术专利诉讼或爆发

最近，中国石墨烯产业技术创新战略联盟专利委员会主任刘兆平作了 2016 年专利工作报告。

刘兆平说：“根据德文特的专利数据库，2015 年 4 月份全球公开的石墨烯方面专利有 1.4 万件;截至 12 月 6 日上升到 2.7 万件，增长一倍。中国的专利在 2015 年 4 月份是 8000 件，到现在具体的数字是 16,844 件，占了全世界的 60%。”

中国石墨烯领域专利数量多，问题也不能忽视。刘兆平说：“中国的石墨烯专利数量超过日本、韩国甚至美国，但是仔细分析专利的质量就会发现，中国申请的专利真正核心的不多，源头上的太少。中国的专利真正管用的太少。一旦有专利方面的纠纷，对中国非常不利，现在应该有应对的措施。”

目前全国有将近 20 家石墨烯产业园，这个数字还在增长。无论是发达地区，还是偏远地区，都在建石墨烯产业园。面对这波“石墨烯淘金热”，北京大学化学与分子工程学院教授、中国科学院院士刘忠范指出，参照过往历史，在新材料研发和产业化的过程中不应失去理性，石墨烯行业真正壮大，需要时间的积淀，需要持续的投入，更需要耐心。