據外媒“石墨烯信息”網8月5日報道，麻省理工學院的研究人員近日開發出一種柔性透明的石墨烯太陽能電池。它可以被安裝于各類物質表面上，從玻璃到塑料，連紙張和磁帶也可以。
被譽為“黑金”的石墨烯近年來受到科學界的重點關注，大有薪薪之火有燎原之勢。我國石墨烯的研發與應用又是什么樣的情況呢？
究竟石墨烯是什么？
2004年，英國曼徹斯特大學的研究者利用膠帶反復刮擦石墨片，直至獲得單層的石墨，也就是石墨烯。它是只有一個碳原子厚度的二維材料，是目前世界上最薄也是最堅硬的納米材料，它幾乎是完全透明的，至吸收2.3%的廣，同時導熱性能和導電性都非常高，結構也非常穩定，市場應用前景十分廣闊。
科學家預言石墨烯將“徹底改變21世紀”，有可能掀起一場席卷全球的顛覆性新技術新產業革命。為此，近10年來全球從事這個領域研究的科學家們，都力求在石墨烯的制備技術上盡快突破，期望能早日實現量產，搶占國際市場制高點。
石墨烯制備技術還有待提升
石墨烯的制備方法主要分為“自上而下”和“自下而上”兩類方法。“自上而下”法是通過剝離石墨材料來制備石墨烯層，如微機械剝離法、氧化石墨還原法、碳納米管軸向切割法、液相分離法；而“自下而上”法是通過碳原子的重新排列來合成石墨烯，如化學氣相沉積法（CVD）、外延生長法、有機合成法等。
目前行業應用上，氧化還原法用的較多。該方法而且可以制備穩定的石墨烯懸浮液，解決了石墨烯不易分散的問題，而且成本低廉也容易實現，但是這種制備方法容易帶來廢液污染和制備的石墨烯存在一定的缺陷。
隨著技術的不斷改進，部分制備方法也從實驗室走向了市場。據聚碳復材董事長陳小剛介紹，其公司采用的是物理法量產石墨烯，該方法能真正實現 “零排放”，并且是世界上少數能以業界普遍接受的成本實現規模化生產石墨烯。
聚碳董事長也坦言，聚碳復材通過物理法制得少層石墨烯，其主要優點是徑厚比大、生產過程無污染、保留了二維材料優秀的機械性能和電學性能。但是這并不是嚴格意義上的石墨烯。單層石墨烯才是嚴格意義上的石墨烯。
目前，國內國外制備出來的石墨烯基本是少層或多層的。當層數大于10層，一般稱為多層石墨烯。因為石墨烯的優異性能會隨著層數的增加顯著下降，業界認為，超過10層便不具備石墨烯材料的優異性能。
石墨烯當前的制備技術雖然取得了巨大進步，但制備技術在現階段還是不夠成熟。
資源配備制約著石墨烯產業化發展
另外，石墨烯的深度應用要從實驗室走向市場的技術攻關和資源配備還需一個漫長的過程。
當前市場上石墨烯的產業化應用，主要是在重防腐涂料、石墨烯散熱薄膜、石墨烯基電池等方面。事實上，這些應用對石墨烯質量要求不是太高，部分領域產品雖然實現商品化，性能并沒有體現出驚人的效果。在新能源領域，有些石墨烯導電劑的產品性能還不能與碳納米管相比，這本身與石墨烯的層數有關，石墨烯只能替代部分的傳統材料。
石墨烯優良的性能，在實驗室中可以絕佳的呈現，但應用到現有產品中，必先解決一些列問題。比如，業界普遍看好石墨烯應用到現有動電池中，既能提升電池容量又能提高電池的充電速度。
陳小剛介紹，聚碳復材的工程師掌握了石墨烯和磷酸鐵鋰原位復合技術，這項技術能實現無論多大容量都能在5分鐘內充滿電的設想。但是，目前無論是隔膜、電解液等還不能負荷這項技術的實際應用。
技術制約、資源配備在很大程度上制約了石墨烯的發展，石墨烯在產業化和尖端利用方面，可以說任重而道遠。
行業環境向好
但石墨烯由于薄且硬、透光好、導熱強、導電率高的優異性能，其應用前景會非常廣闊。相信在全球范圍對石墨烯研發與應用的熱度只增不減。業界預計，未來五年到十年，石墨烯年產能將到達千噸級。到2020年，石墨烯工業化規劃將取得突破，并到達千億級別。
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