作为因其发现者荣获诺贝尔奖的“新材料之王”，为何在国内企业频频推出“革命性产品”的情况下，却被业界一致指责是弥天大谎？
临近新年，李宜春愈发匆忙——一个多月的时间，他的行程已走遍了苏州、安徽、德州、山东、德阳、四川、唐山、河北、北京、上海、重庆等地。
作为“中国石墨烯产业技术创新战略联盟”秘书长，他几乎每天都到全国各地进行调研或参加各种论坛，与地方政府或科研院校合作，共建石墨烯产业区，努力让石墨烯产业在全国更加普及。遍地开花。
与略显低调的秘书长相比，其他消息却相当高调：首先，2015年11月26日，“华为Mate8”有意无意地在微博上表示，此次发布会的亮点是“采用了全新的石墨烯电池”；随后12月底，中科院上海硅酸盐研究所宣称可用于电动汽车的“石墨烯超级电池”问世——充电仅需7秒，续航35公里;而最新消息是，青岛一家研究院于1月19日声称已研发出世界领先的石墨烯锂电子电容器。
“以上这些都说明，石墨烯已经成为行业最热门的话题。”一位观察人士告诉记者，从2004年被发现到2010年发现者获得诺贝尔奖，石墨烯一直不温不火。它并不受欢迎，但近一年来，它在各种“通用革命材料”的口号中走到了风口浪尖，成为许多地方政府、科研机构、企业乃至资本市场最看好的金矿产业。有兴趣参与。
“淘金热”的背后，是对石墨烯应用越来越多的质疑：电动汽车充电7秒行驶35公里、5分钟通话10小时是真是假？这种看似应用几乎无敌的多功能新材料，会带来革命性颠覆还是“蛋糕充饥”？而这个看似光明的行业前景何时才能真正实现？
“全球领先的石墨烯”背后
如果不是与石墨烯有关，“华为Mate8”肯定不会引起这么大的争议。
2015年11月26日，在华为发布Mate8之前，新浪微博“华为Mate8”发布了这样一条预告——华为Mate8将采用新型石墨烯电池。
“这让我震惊。”作为石墨烯研究爱好者，钟楚明注意到，在网上流传的文案中，这几乎是一个革命性的产品：
3000mAh电池可在5分钟内充电至48%。这是中国乃至全球最大的石墨烯商业化运营……电池革命或许确实面临着临界点。 ”
如果消息属实，这将是石墨烯首次作为工业产品首次亮相。在钟楚明的印象中，被誉为“新材料之王”的石墨烯受到了华为的高度关注。 2015年10月23日，习近平主席访问英国曼彻斯特大学国家石墨烯研究院当天，华为宣布将与英国曼彻斯特大学共同开展ICT（信息、通信、技术）领域的合作研究。曼彻斯特大学研究如何使用石墨烯。应用于消费电子和移动通讯设备。
此前在日本举行的研讨会上，华为表示石墨烯相关技术将很快实现商业化；华为创始人任正非此前也多次谈到石墨烯，认为“未来这个时代最大的颠覆就是石墨烯时代将颠覆硅时代”，未来10到20年将爆发一场技术革命年。
因此，外界对华为Mate8寄予厚望。遗憾的是，在官方发布会上，华为并没有提及直接使用石墨烯材料，这也让外界质疑“华为Mate8”与石墨烯的关系是否是炒作。
2015年12月18日，新华社的报道再次震惊人们，中国科学院上海硅酸盐研究所研制出高性能超级电容器电极材料——氮掺杂有序介孔石墨烯。该材料具有优异的电化学储能性能，可作为电动汽车的“超级电池”：充电仅需7秒，续航里程可达35公里。相关研究成果发表在世界顶级期刊《Science》上。
目前，电动汽车一次充电可行驶300公里左右，但充电时间需要2小时。人们很难想象“石墨烯超级电池”会带来怎样的革命。
但后来有人发现，《科学》杂志发表的论文并没有提到石墨烯，而是碳材料，而且超级电容器被错误地称为“电池”。
这也不能放慢其他企业或科研机构研发“世界领先石墨烯”的步伐：1月18日，青岛储能产业技术研究院宣布成功研发出石墨烯锂电池电容器，专家评价普遍达到达到国际先进水平。等级。
对于普通大众来说，过去的一年里，他们在网络上看到了许多眼花缭乱的关于石墨烯的介绍：作为迄今为止发现的最薄、最硬、用途最广、导电导热性能最强的材料，石墨烯“充电速度1000次”普通电池的几倍”、“充电十分钟可跑1000公里”、“充电5分钟可通话10小时”……等等等等，足以颠覆一切传统。
将彻底改变21世纪的新材料之王
通常，管道胶带不会被视为科学上的突破性发展。但在2004年，英国曼彻斯特大学的物理学家安德烈·海姆（Andre Geim）和康斯坦丁·诺沃肖洛夫（Konstantin Novoselov）在《科学》杂志上发表了他们的研究成果——即使用透明胶带从一块石墨烯上剥离碳原子的单原子薄片慢慢地掀起了材料科学的一场革命。
石墨烯的来源和用途
因此，石墨烯为二维材料开辟了新的领域。从某种意义上说，二维材料并不是一项新技术。自 20 世纪 60 年代以来，研究人员一直使用分子外延机来开发原子形状的薄片材料。
中国上海复旦大学凝聚态物理学家张元波说：
石墨烯则不同kaiyun.ccm，它更像是书页。 ”
外界鲜为人知的是，在海姆发表著名论文的同时，《自然》杂志也发表了张元波及其合作者关于石墨烯的文章。然而，2010年诺贝尔物理学奖后者并没有受到青睐。当时kaiyun全站网页版登录，这被认为是国内学者距离诺贝尔奖最近的一次。
过去11年来，石墨烯相关领域的研究成果呈指数级增长。 2014年，全球研究人员发表了超过15000项有关石墨烯的研究成果。全球有200多家机构、1000多名研究人员从事石墨烯技术的开发和研究，其中包括三星、IBM等科技巨头。仅过去五年，开发商和制造商就申请了13000项石墨烯技术专利。其中，中国申请专利数量最多，达2200多项，占全球专利数量的三分之一。
这种现象是有道理的：由于石墨烯是最薄、最轻、最强、导电导热性能最好的纳米材料，石墨烯一问世就被公认为21世纪最有前途的新材料，可广泛应用于微电子、物理、能源材料、化学、生物医学、航空航天、环保等领域。
例如，在制造过程中添加石墨烯后，智能手机的触摸屏可能会更薄、更轻、更不易碎；给手机充电可能只需要几秒钟；计算机处理器的运行速度可能会提高数百倍等等。
2011年，IBM沃森研究中心的科学家在《科学》杂志上发表文章云开·全站体育app登录，宣布他们成功研制出第一个由石墨烯晶圆制成的集成电路。这一成果被评为2011年全球十大科学新闻之一，标志着石墨烯在计算机芯片上的应用向前迈进了一大步。原因是这样的芯片可以让手机在通常被认为不可能接收信号的地方工作。
“过去我们100%依赖石油，现在通过混合石墨烯，人类对石油的依赖可能会降低到50%。”加拿大 Grafoid 创始人 Gordon Chiu 认为，石墨烯甚至可以在制造过程中替代某些金属和其他自然资源，“石墨烯有能力从根本上影响我们作为地球上一个物种的生活方式和进步。 ”
石墨烯为何在中国成为弥天大谎？
然而，虽然石墨烯的应用前景越来越被看好，但另一种完全不同的说法也昭然若揭：石墨烯在中国是一个骗局。
2015年3月，中科院重庆绿色智能技术研究所宣布推出一款名为“银河定居者α”的石墨烯手机。据当时的宣传，其透光率高达97%，手机充电率提高40%，电池寿命延长50%，电池能量密度也增加了10%。因为与石墨烯有关，所以这款手机虽然只相当于千元配置，但售价却高达2499元。
八个月过去了，这款石墨烯手机虽然宣布将推出首批3万部，但仍未上市销售。
但人们可以购买各种其他石墨烯产品。例如，新三板上市公司圣泉集团就向市场推出了石墨烯袜子和内衣。据该公司宣传，他们在产品中添加了生物质石墨烯“内心温暖”纤维，这是一种“激活免疫细胞、抵御紫外线、改善微循环、抗菌抑菌”的新型智能多功能复合纤维。具有温中壮阳的功效，还可以除臭。”
据该公司宣传介绍，他们通过碳化植物秸秆提取石墨烯，并利用石墨烯的超导性作为生产衣服的原料。他们还计划推出智能胸罩，可以通过内置传感器测量女性胸部温度的细微变化，从而有效预防肿瘤和乳腺癌。他们还计划将其应用到军装上——目前，这些所谓的石墨烯产品价格昂贵，相当于一双袜子的价格。 50多元，一条内衣售价接近300元，一条石墨烯腰带近600元，保暖服售价1700多元。
“前几年热炒纳米材料的时候，国内也有很多‘纳米+’的概念炒作。这次‘石墨烯’也是如此，很多石墨烯产品都是一个巨大的骗局。”北京大学化学与分子工程学院教授陆奇说，国家863项目负责人、材料科学家。由于对新材料能源的贡献，齐鲁也被称为我国钴酸锂和锰酸锂电池正极材料的主要创始人。
据记者了解，石墨烯目前主要分为单原子薄膜石墨烯和石墨烯粉末两大类。前者的制备主要以甲烷、乙炔等含碳气体为原料，采用化学气相沉积法合成。它与石墨或稻草无关。
石墨烯粉是采用天然石墨，用浓酸和强氧化剂氧化，然后通过膨胀热处理还原而得。至于从秸秆中提取的石墨烯，据说从15磅玉米芯中可以提取出一磅石墨烯。很多业内人士似乎都没有听说过。
除了明显骗局的石墨烯内衣外，多家科研机构和企业积极研发的“石墨烯电池”、“石墨烯锂电池”也被指撒谎。
目前，石墨烯在电池领域的应用一般涉及在锂电池的正负极中添加石墨烯材料。 “这种做法显然具有误导性。”近日，清华能源互联网研究员刘冠伟一篇质疑“石墨烯电池”的文章在网络广泛流传。
在这篇题为《传说中的“石墨烯电池”技术，到底是不是一个弥天大谎？》的文章中，刘冠伟一开始就给出了明确的观点：
“石墨烯电池”技术近乎不存在。石墨烯理论上只能提高充放电倍率，但基本上对增加容量（能量）没有帮助（指望“石墨烯电池”能解决手机/电动车续航问题）人们会失望的），其噱头意义远远大于其实用价值。
刘冠伟表示，按照经典的电化学命名法，一般智能手机使用的锂离子电池应该命名为“钴酸锂-石墨电池”。之所以被称为“锂离子电池”，是因为锂离子在其中起主要作用。 “严格来说，石墨烯在电池中仅起到辅助作用，因此使用石墨烯的电池不能直接称为‘石墨烯电池’。”
在刘冠伟看来，目前基本只有石墨烯作为“导电添加剂”进入市场，并应用于锂电池中。但即使是“附加”类型的应用仍然受到质疑。
石墨烯可以作为导电剂促进锂电池的快速充放电。理论上可以提高速率性能。但如果分散过程不到位，混合不均匀，一切都将是空中楼阁。另外，目前有很多质优价廉的材料，并不一定要用昂贵的石墨烯。 ”
记者注意到，刘冠伟的观点得到了多位业内资深专家的认可，其中包括张元波、齐鲁、复旦大学高分子系教授卢宏斌、应用系教授袁国辉等。哈尔滨工业大学化学工程学院化学.
“到目前为止谁能拿出数据？有人制造过这样的电池吗？”齐鲁还认为，“锂电池的正负极具有层状结构，因此在一定的外界条件下，它们可以形成从正极到负极的迁移。石墨烯是单层碳原子环结构，它由其自身的化学和物理特性决定，不会形成单独的锂电池负极材料。”
很多人都在这上面浪费生命？
对于业内专家的质疑，作为“中国石墨烯产业技术创新战略联盟”秘书长的李宜春表示：“虽然行业内存在争议，但随着技术创新，任何事情都可能发生。有很多事情有些专家认为不可能的事情都实现了，有些专家太武断了，但我们必须保持开放的心态。”
截至目前，尚无法得知青岛新研发的“全球领先的石墨烯锂电池”的真实身份。华为的回复是“对石墨烯有研究，但不会那么快商业化”。正如中科院上海硅酸盐研究所“石墨烯超级电动汽车电池”团队负责人黄富强所说，“每个人从不同的角度会得出不同的结论，但本质是一样的。”
事实上，就连因发现石墨烯而获得2010年诺贝尔奖的安德烈·海姆（Andre Geim）也无法理解目前国内对石墨烯的疯狂炒作。 2015年10月底，盖姆出席在青岛举办的石墨烯产品展览会时，不顾主办方的面子，明确表示“包括石墨烯电池在内的很多应用产品目前可能有炒作的嫌疑”。
Gaim出席会议当天，中国石墨烯产业技术创新战略联盟首次发布的《2015年全球石墨烯产业研究报告》也同时发布。数据显示，中国不仅在2012年底发表的石墨烯论文数量位居全球第一，近三年专利数量也迅速跃居首位。
不过，海姆在接受中国媒体采访时也直言，目前发表的众多石墨烯论文中，有一半将被废弃。另一方面，很多专利，特别是大学产生的专利，90%没有什么价值，99%的专利最终都会失效。维护这些专利也需要花费很大的成本，很多人为此浪费了生命。
“虽然我国石墨烯论文发表量位居全球第一，但很多科研机构并不知道行业要什么，科研与应用脱节突出。”清华大学深圳研究生院院长、碳材料专家康飞宇公开表示。
这些质疑并不能阻止中国石墨烯从业者的脚步。 1月16日，常州西太湖科技产业园举行石墨烯项目签约仪式，21个石墨烯项目集体落户常州。常州西太湖科技产业园党工委书记刘志峰表示，常州石墨烯产业正朝着“打造百亿规模特色产业”的目标迈进。
国内已经有很多像常州这样的石墨烯产业园。据记者了解，重庆、无锡、青岛、唐山等地已形成颇具规模的石墨烯产业园。预计2016年更多石墨烯产业园将全面开花。
在常州，二迪碳科技有限公司的一位内部人士告诉记者，他们于2011年在常州成立，目前已发展到200人。 2012年，他们生产出了世界上第一块电容式石墨烯触摸屏。近两年，他们还利用石墨烯薄膜的高热辐射效率，开发了一些加热服装。他们的研发方向还包括石墨烯复合材料、太阳能电池、可穿戴传感器等，不过他坦言，这些产品其实与石墨烯关系不大。
比产业园区、科研院所、大学和企业更早尝到好处的是资本市场。相关数据显示，沪深证券交易所共有60家上市公司从事石墨烯业务。 2015年8月中旬，江苏德尔家宣布投资石墨烯超级锂电池等项目。在描绘出“年收入增长28亿元、年净利润增长4.5亿元”的蓝图后，该公司乘着“石墨烯电池”概念公司的股价像火箭一样，两个多月上涨158.4%。
产业商业化之路任重而道远
“目前国内石墨烯应用中，真正做石墨烯的公司其实并不多，很多都是原本做石墨等碳材料的公司。甚至完全不相关的公司打着石墨烯的旗号，要么炒股，要么争取没有国家资金，真正能靠石墨烯赚钱的公司很少。”清华大学材料学院微纳力学中心教授朱宏伟说。
在刘冠伟看来，不仅国内很多石墨烯产品都是骗局，国外也有很多炒作的项目。刘冠伟在质疑石墨烯电池的文章中表示，“拥有石墨烯电池的西班牙Graphenano公司”无论从声称合作的3家德国汽车公司还是从专利局网站都找不到任何有效信息。
那么，被寄予厚望的“万能新材料王”为何会陷入如此尴尬和争议的境地呢？
据记者了解，原因有三：一方面，国内外技术上尚未找到获得大面积单晶石墨烯的工业化合成方法；另一方面，市场上石墨烯的下游产业链尚未形成，这是一个问题。石墨烯的最大需求仅在各大科研院所和实验室，并没有大量投入石墨烯。进入产业化经营。
早在2010年，韩国成均馆大学和三星的研究人员就创造了一种由多层石墨烯和聚酯片基板组成的透明可弯曲显示器。当时，该论文的通讯作者、成均馆大学教授 Hong Byung-hee 提出，他们的方法可以用于制造基于石墨烯的太阳能电池、触摸传感器和平板显示器。但他当时也承认，对于大规模制造和商业化来说还为时过早——五年后，洪秉熙的方法仍然停留在三星和韩国成均馆大学的实验室里。
最后一个方面是石墨烯制备的成本。由于无法量产，石墨烯制备成本一直居高不下，而高昂的成本也阻碍了下游市场的产业化步伐。此前，石墨烯的价格高达5000元/克，比黄金贵10倍以上。 “那一瓶看上去不起眼的东西，比黄金还贵，石墨烯粉几克就值几十万元，我们坐飞机的时候都是单独运输，怕被安检没收。”一家石墨烯制造商所研究的初创公司曾这样描述过。
在加拿大，Grafoid与新加坡国立大学建立了全球最大的石墨烯研究中心（NUS），并于2014年在安大略省启动了新的生产基地。该基地占地约20,000平方米，主要生产石墨烯粉末。当时，该公司负责人表示，他们可以以低廉的价格大规模生产高质量的石墨烯。然而一年多过去了，这个基地却没有任何新的消息。
因此，真正阻碍石墨烯大规模应用的主要是技术问题。其中，开发低成本、大规模、高质量石墨烯的一致且可重复的合成方法是最大的难点。
一个众所周知的轶事是安德烈·海姆使用透明胶带获得石墨烯。但人们不知道的是，这种方法得到的石墨烯尺寸很小，一般在10微米到100微米之间。其缺点是产量低、成本高，无法满足工业化、规模化生产的要求。
后来，氧化石墨还原法成为制备石墨烯最常用的方法之一。但该方法主要获得石墨烯粉末，其缺陷较多，电学性能和机械性能较差。它需要使用浓硫酸来氧化石墨，工业废液的处理是一个问题。
此后，人们认为不必用石墨来制备石墨烯，而只需尝试使碳原子形成薄膜即可。化学气相沉积（CVD）应运而生。该方法将乙烯或乙炔等气体引入反应室，使这些气体在高温下分解。冷却后，碳原子沉积在基材表面，形成石墨烯。 。虽然CVD可以满足大规模制备大面积、高质量石墨烯的要求，但问题是其成本高、工艺复杂限制了该方法在石墨烯制备中的应用。
由于制备方法的巨大差异，石墨烯粉末和CVD薄膜的价格也相差数千倍。例如，1克石墨烯粉仅花费不到10元，而1平方米的石墨烯薄膜则需要数十至数百元，其重量实际上还不到1毫克。
还有一种主要方法——溶剂反萃法。由于整个液相剥离过程不会在石墨烯表面引入任何缺陷，因此在微电子和多功能复合材料等领域提供了广阔的应用前景。缺点还在于产量非常低。
因此，从应用角度来看，石墨烯目前国内外都处于讲故事的阶段。 “此外，目前消费电子产品中石墨烯的尺寸、均匀性和可靠性的行业标准尚未确定，因此石墨烯在消费电子产品中的实际应用尚未显现。”朱宏伟认为，石墨烯目前可以在实验室制作小尺寸器件，但量产和集成质量无法保证。 “至少现在还没有希望。”
事实上，就连海姆本人也对目前石墨烯的商业化方式持保留态度。海姆认为，石墨烯是开发更广泛的二维材料的导论。但对于石墨烯来说，从物理角度来看，已经到了瓶颈。除非未来有更大的突破，否则很难再有进一步的提升。
石墨烯发展的重大事件
2004 年：Andre Geim 和 Konstantin Novoselov 使用简单的胶带机械剥离方法获得了石墨烯。两人荣获2010年诺贝尔物理学奖。
2009年12月：日本富士通研究所宣布成功利用石墨烯制造晶体管。
2010 年 2 月：IBM 开发出石墨烯 FET（场效应晶体管）。
2010年6月：三星和韩国成均馆大学教授Sumio Iijima使用石墨烯制造柔性透明电极。
2012年1月：江南石墨烯研究院与二维碳等公司宣布联合研发出全球首款手机用石墨烯电容式触摸屏。
2012年8月：诺基亚透露其研发部门正在研究石墨烯光电传感器。
2012 年 9 月：索尼声称已开发出一种用于制造石墨烯的卷对卷工艺。
2013年1月：中国科学院重庆研究院宣布研制出国内首个15英寸单层石墨烯。
2013年5月：江苏常州二维碳科技有限公司表示，全球最大的石墨烯透明导电薄膜生产线正式投产，年产能3万平方米。
2013年11月，常州第六元素材料科技有限公司年产100吨氧化石墨烯及石墨烯粉体生产线投产。
2014年4月：三星声称已开发出在半导体晶圆上形成单晶石墨烯的技术。
2014年7月：IBM宣布未来五年将投资30亿美元用于石墨烯开发。
2015年：国务院正式颁布《中国制造2025》，再次将石墨烯作为新能源提上日程。
相关链接：新材料之王的前世今生
碳是具有独特性质的最重要元素之一，是地球上所有生命的基础。纯碳可以像金刚石一样硬，也可以像石墨一样软。
由于这种材料由石墨制成，含有烯烃的基本特征——碳原子间的双键，所以被称为石墨烯。事实上，石墨烯在自然界中已经存在，但很难剥离单层结构。石墨烯是由多层石墨烯组成的。 1毫米厚的石墨含有约300万层石墨烯。这些层连接松散且易于滑动，使石墨非常柔软且易于剥离。铅笔轻轻划过纸，留下的痕迹可能是几层石墨烯。
科学家们在20世纪40年代就对类石墨烯结构进行了理论研究，但在此后很长一段时间内，生产单层石墨烯的努力一直没有成功。有些人认为这样的二维材料不可能在室温下生产。稳定存在。 2004年10月，美国《科学》杂志发表的一篇论文推翻了这一看法。在英国曼彻斯特大学工作的安德烈·吉姆（Andre Geim）和康斯坦丁·诺瓦洛夫（Konstantin Novoselov）使用普通录音带进行了“魔术”。
他们使用胶带从石墨中的胶带薄片，其中仍然包含许多石墨烯层。但是在将10到20次粘合后，薄板变得越来越薄，最终产生了一些单层石墨烯。这种看似简单的不是高科技方法不是他们的第一个。有人以前尝试过，但没有识别一层石墨烯。
Heim和Novoselov将去皮的薄片放在氧化硅底物上。光的干扰作用导致薄片在显微镜下显示有色条纹，就像油膜对水的影响一样。使用这种效果，他们观察到一层石墨烯。这样，第一二维水晶材料正式出现。后来，制备了其他一些二维材料，例如氮化硼和钼二硫化物的二维晶体。
石墨烯对于物理基础研究具有特殊意义。它允许一些量子效应，这些量子效应只能在纸上讨论，然后通过实验进行验证，例如忽略障碍和实现幽灵旅行的电子。但是，更有趣的是它的许多“极端”应用前景。但是，即使赢得诺贝尔奖的研究人员也无法预测这种二维碳将带给人类世界的变化。
