兄弟，我一定是穿越了！提前十年看到了石墨烯地暖！-尊龙登录

部分资料来源《财新周刊》

编辑//鱼非

我一定穿越了

提前十年看到了石墨烯地暖

2015年的石墨烯事件

2015年关于石墨烯有过2个新闻。一是10月29日青岛举办“2015年国际石墨烯创新大会"，2010年获得诺贝尔奖的物理学家，第一位发现石墨烯的的安德烈·盖姆（andre geim）出席。接过中国企业家赠送的石墨烯理疗护腰时，他意味深长的笑了。

二是11月，华为在发布mate8之前，在微博做了造势，说电池采用了石墨烯工艺，于是有关石墨烯研究的专家一片哗然，随后华为删除了该微博，产品介绍会上也只字未提石墨烯，甚至连网站的产品描述，都没有一点石墨烯的字眼。

▲华为mate8的发布引起石墨烯研究界的哗然

石墨烯，是一种碳原子的片状结构材料，是二维碳膜，尽管带有"石墨"二字，但它跟石墨的关系也就仅限于都是c原子组成，既不依赖石墨储量，也完全不是石墨的特性。石墨烯导电性强、可弯折、机械强度好，看起来颇有未来神奇材料的风范。

是不是看起来特别的美好？但是石墨烯的实际制取和应用却是困难重重，甚至连华为这种大型企业，都不敢说开发并大规模应用在产品中。（地方上几十个人的公司投资点厂房就开发出了石墨烯产品，你也敢信，你也敢用？）

首先看看我们的诺贝尔奖物理学奖获得者，第一位石墨烯的发现者安德烈·盖姆（andre geim）和诺沃肖洛夫是怎么制取石墨烯的。他们采用的是机械剥离法，即用胶带在石墨上反复粘出来的，直到一个碳原子的厚度。对，没错，就是这么接地气。

▲安德烈·盖姆（andre geim）和诺沃肖洛夫捐赠的石墨、石墨烯、胶带

这样的生产方式，做出点实验室用品还行，但要是大规模产业化？开玩笑，这种剥离方式毫无用途。用胶带一片一片的剥？给你一个石墨矿，你一天能剥几片？而且剥离的失败几率特别高。没有低成本的原材料来源，哪来的大规模应用？

石墨烯其他人工制取方式

我们有液相剥离法：把石墨或者类似的含碳材料放进表面张力超高的液体里，然后超声轰炸把石墨烯雪花炸下来。

我们有化学气相沉积法：让含碳的气体在铜表面上冷凝，形成的石墨烯薄层再剥下来。我们还有直接生长法，在两层硅中间直接设法长出一层石墨烯来。

还有化学氧化还原法，靠氧原子的插入把石墨片层分离，如此等等。方法有很多，也各自有各自的适用范围。

但是迄今为止还没有真的能适合工业化大规模推广生产的技术。而且这些方法也提取不出的高质量石墨烯。

▲显微镜下的一块石墨烯，伪色标记。

每一“色块”代表一片石墨烯“单晶”

虽然一片石墨烯的中央部分是完美的六元环，但在边缘部分往往会被打乱，成为五元或七元环。这看起来没啥大不了的，但是化学气相沉积法产生的“一片”石墨烯并不真的是完整的、从一点上生长出来的一片。

它其实是多个点同时生长产生的“多晶”，而没有办法能保证这多个点长出来的小片都能完整对齐。于是，这些畸形环不但分布在边缘，还存在于每“一片”这样做出来的石墨烯内部，成为结构弱点、容易断裂。

更糟糕的是，石墨烯的这种断裂点不像多晶金属那样会自我愈合，而很可能要一直延伸下去。结果是整个石墨烯的强度要减半。也因此，由这种强度的石墨烯应用于产品中，稳定性很差。没有低成本和高质量的石墨烯生产工艺，哪里来的规模化石墨烯产品？