在日前舉行的“2011中國科技創(chuàng)業(yè)計(jì)劃大賽”中，中科院寧波材料所新能源技術(shù)研究所劉兆平團(tuán)隊(duì)的石墨烯產(chǎn)業(yè)化技術(shù)一舉奪得“海外人才創(chuàng)業(yè)獎(jiǎng)”，獲大賽最高獎(jiǎng)金100萬元，從而引起社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。人們不禁要問：什么是石墨烯？這項(xiàng)陌生的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)具有怎樣的意義？
“石墨烯其實(shí)就是單層石墨，是從石墨材料中剝離出來、由碳原子組成的二維晶體，它只有一層碳原子的厚度，是目前世界上最薄的材料。”劉兆平研究員告訴記者，“2004年，海姆與同事康斯坦丁·諾沃肖洛夫制成石墨烯，石墨烯從此成為科學(xué)界和工業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)，兩人憑此獲得2010年的諾貝爾物理獎(jiǎng)。”
石墨烯之所以如此令人關(guān)注，是因?yàn)檫@個(gè)產(chǎn)品在信息技術(shù)、新能源、功能復(fù)合材料乃至生物醫(yī)學(xué)等諸多領(lǐng)域均具有極其廣闊的應(yīng)用前景。劉兆平解釋說，石墨烯很有可能取代硅成為下一代超高頻率晶體管的基礎(chǔ)材料而廣泛應(yīng)用于高性能集成電路和新型納米電子器件中，也有可能作為添加劑廣泛應(yīng)用于新型高強(qiáng)度復(fù)合材料之中。石墨烯良好的導(dǎo)電性及其對(duì)光的高透過性，又讓它在透明導(dǎo)電薄膜的應(yīng)用中獨(dú)具優(yōu)勢(shì)。
“石墨烯產(chǎn)業(yè)化技術(shù)的應(yīng)用，將會(huì)給我們的生活帶來很多令人驚喜的變化。比如我們都知道蘋果手機(jī)，它的屏幕已經(jīng)很薄了，但是如果用有石墨烯成分的原料來做這個(gè)屏幕，我們可以直接把屏幕折疊起來使用，透明性也很好，就像電影《阿凡達(dá)》里的那個(gè)透明彎曲、懸浮著的虛擬顯示屏。另外，它還可以用于制作石墨烯動(dòng)力電池。現(xiàn)在的電瓶車、電動(dòng)汽車的普通電池充電通常需要1~3小時(shí)，石墨烯動(dòng)力鋰電池在10分鐘內(nèi)就可以完成快速充電，而且電池的性能會(huì)大大提高，壽命更長(zhǎng)。”劉兆平說。
誘人的市場(chǎng)前景促使世界各國的科學(xué)家們紛紛以極大的熱情投入到石墨烯的基礎(chǔ)與應(yīng)用研究之中，近年來該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展更是呈現(xiàn)出突飛猛進(jìn)的態(tài)勢(shì)。但由于石墨烯資源有限且不可再生，制備成本又非常昂貴，每克要5000元，高昂的制作成本成為橫亙?cè)谑┊a(chǎn)業(yè)化發(fā)展進(jìn)程中的一道難以逾越的障礙。因此，攻克石墨烯低成本規(guī)制備技術(shù)，成為科學(xué)家們共同面對(duì)的一個(gè)挑戰(zhàn)。
為攻克這道世界性難題，劉兆平研究員和他的團(tuán)隊(duì)義無反顧地投身到艱苦的研究之中。在中科院知識(shí)創(chuàng)新工程重要方向項(xiàng)目的支持下，經(jīng)過兩年多的努力，最終成功取得了石墨烯低成本規(guī)模化制備技術(shù)的重大突破。今年7月，他們通過和寧波一家企業(yè)合作，建成了世界上第一條且擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的年產(chǎn)30噸石墨烯中試生產(chǎn)線，并成功地通過了中試。從中試結(jié)果來看，不僅產(chǎn)品品質(zhì)達(dá)到國際先進(jìn)水平，而且產(chǎn)品售價(jià)可以直降至每千克3000元，具有極強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。現(xiàn)在項(xiàng)目組已經(jīng)收到了國外客戶的訂單。
