近日，中國航發航材院、中國航發集團公司和北京市政府共同出資10億元，聯合發起設立全國有控股公司——北京石墨烯技術研究院有限公司，積極創建石墨烯產業創新中心。秉持著“全球第一的石墨烯復合技術研究及產業孵化中心”的建設目標，該公司立志通過1至2年的發展成為代表國家形象、有國際引領作用的新材料研發中心。

從導電材料到電磁再到纖維，跨越26個領域的石墨烯，以其獨特的應用特性，掀起了一場席卷全球的新技術新產業革命，引發巨大關注。那么，石墨烯到底是什么?為什么會被稱為“超級材料”?

“改變21世紀”的神奇材料

石墨烯是一種從石墨中剝離出來，由碳原子構成的單層片狀結構新材料，厚度僅為一個碳原子，是目前已知的世界上最薄的材料。石墨烯是六角形呈蜂巢晶格的平面薄膜，強度是鋼的100多倍。它是已知材料中電子傳導速率最快的，具有97.7%的透光率，并具有優良的熱導率。通俗地講，目前在自然界中，石墨烯這種材料最薄、最結實、導電性極好，在工業領域中幾乎無所不能。可以說，“超級材料”這一稱號對于石墨烯是名副其實。

2004年，英國曼徹斯特大學安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫領導的研究小組利用微機械剝離方法首次獲得了石墨烯。2010年，安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫因在石墨烯方面的開創性實驗，獲得諾貝爾物理學獎。

中國航發航材院院長戴圣龍介紹說，“石墨烯產品具有顆粒狀和薄膜狀兩種形態，由于諸多獨特而卓越的性質，石墨烯在電子器件、高靈敏度傳感器和高性能儲能器件、航空航天、生物醫學、觸摸面板等多方面具備巨大的潛在市場和應用前景”。

舉例來說，“薄得像紙一樣的透明手機”“一分鐘充完電的電池”“能拎起兩噸重物的手提袋”“像襯衣一樣的防彈衣”……這些科幻片里才出現的物品，都可以通過石墨烯的運用來實現。利用石墨烯高柔韌性、高靈敏性等特點，還可提升智能手機觸控屏的性能。今后，手機、電腦的顯示屏或將超薄、超輕、可彎曲……

在汽車領域，通過添加石墨烯材料制成的超強復合材料可作為車體材料，確保汽車在強度不變甚至更高的基礎上，重量大幅減輕，從而提高車輛行程;利用石墨烯良好的導電性、散熱性和材質堅固性，還可研發石墨烯導靜電輪胎，避免普通輪胎與地面摩擦產生的靜電，從而避免裝有易爆等危險品的車輛發生爆炸。

石墨烯具有許多獨特的特性，根據這些特性，科研工作者為這種神奇的材料起了許多親切的名字：比如，由于石墨烯具有與雪花類似的六角結構，航材院科研工作者給它取名叫“黑雪花”。由于石墨烯價格昂貴，價格為黃金的15倍，它又被稱為“黑黃金”。石墨烯還是史上最輕的固體物質，被科研工作者稱為“碳海綿”。由于添加到傳統材料中，能夠極大提升原有材料性能，石墨烯又被稱為“工業味精”。

關注引領未來的核心技術

石墨烯堪稱當前全球最熱的全新材料，世界各國紛紛將石墨烯及其應用技術作為長期戰略發展方向，以期在由石墨烯引發的新一輪產業革命中占據主動和先機。而我國本身就有生產石墨烯的獨特優勢。據統計，我國石墨礦儲量約占世界總儲量的75%，生產量約占世界總產量的70%，我國石墨烯企業已超過百家。

目前，中國在石墨烯產業化方面走在世界前列。從專利申請情況來看，根據日前國際權威機構公布的數據，截至2016年9月30日，中國石墨烯專利占全世界絕大多數比例，達68.2%，之后是美國、日本和韓國。

在產業化領域，我國也涌現出一批典型企業：京東方在研發石墨烯光電器件方面取得階段性成果;愛家科技發明的三維體系石墨烯材料在遠紅外線轉化功率上比傳統碳系材料提高30%;名朔科技研發的石墨烯新型散熱材料已在北京通州區得到示范應用。

中國科學院院士、北京大學化學與分子工程學院教授劉忠范說，“未來的石墨烯產業將是建立在石墨烯材料的‘撒手锏’級的應用基礎之上，而不是作為‘萬金油’式的添加劑”。當前市場上的一些產品，包括服飾、涂料、復合材料、吸附、潤滑產品以及石墨烯鋰電池、智能手環、石墨烯手機觸摸屏等，代表著我國目前研發石墨烯的主體產品，應該說在國際上處于第一方隊。但與國外相比，我們關注的點卻不太一樣。在最新的世界移動通信大會上可以看到，國際上關注的是石墨烯超級汽車、物聯網傳感器、可穿戴設備與健康管理、數據通信、能源技術以及復合材料等前沿領域。

“他們關注的是未來。未來的石墨烯產業肯定會是一塊大蛋糕，我們能切到多少，取決于現在關心什么、關注什么。我們的確不能僅僅關注今天的產品，要關注引領未來的核心技術，這點非常重要。”劉忠范表示。

政企攜手占領創新制高點

2016年4月份，備受業界關注的《石墨烯材料的術語、定義及代號》國家標準(征求意見稿)正式公布，這標志著我國首個石墨烯國家標準制定取得重要進展。國家政策已指明了石墨烯產業的發展路線——要把石墨烯產業打造成先導產業。

近兩年來，中國的石墨烯產業園區以及石墨烯基地在各地開花，各種各樣所謂的“石墨烯”產品不斷推出。同時，資本市場也在熱炒石墨烯概念股。

對此，劉忠范表示，“目前，中國石墨烯產業發展出現了‘一擁而上’的現象，企業小而分散，產業集中度成為大問題。比如，國外做石墨烯的很多是大型企業，而在中國，基本上都是一些小型的初創企業”。劉忠范對此表示擔憂，“目前，石墨烯產業處于產業化初級階段，剛露出一點端倪，‘群眾運動’式的發展方式并不能有效帶動石墨烯產業的發展。如果中國不改變當前石墨烯產業的發展方式，未來，石墨烯領域的核心產業很有可能會被國外占領。石墨烯產業的發展要有國家意志，國內的大企業尤其是央企要有戰略布局”。

對于新近成立的北京石墨烯技術研究院有限公司，北京市經濟和信息化委員會委員姜廣智介紹說，未來，北京石墨烯產業創新中心將引導開展石墨烯前沿技術、石墨烯應用技術和石墨烯產業技術發展，發揮地方政府產業引領示范和國家科研院所的技術優勢，使北京成為全球石墨烯創新網絡的關鍵樞紐、石墨烯軍民融合的示范區、國家石墨烯高端產業的主引擎和主力軍。

對此，劉忠范表示，確實應該建設數個面向未來石墨烯產業的高端研發機構，集中投入穩定支持。政府要明確決策定位，著重布局未來石墨烯產業核心技術，將中低端產品放手交給市場和企業。政府要抓住未來的布局，對于市場和企業都能做的事情，其實政府只需要布局環境就可以了。

“我不懷疑石墨烯產業化的前景，但這條路絕對沒那么簡單，不是3至5個月即可完成，而是布滿荊棘的一條路，需要耐心和堅持。沒有好的石墨烯材料就沒有產業的未來，因此，我們堅定信心，要做最好的石墨烯材料。”劉忠范說。