石墨烯（Graphene）是由單層碳原子組成的，具有六角型蜂窩狀結(jié)構(gòu)的平面薄膜。它是迄今發(fā)現(xiàn)的厚度最薄、強(qiáng)度最高、結(jié)構(gòu)最致密的材料，且擁有卓越的電學(xué)、光學(xué)、化學(xué)性能，未來有望在電極、電池、功能涂料、觸摸屏、太陽能、傳感器、超輕材料、生物醫(yī)療、海水淡化、催化和儲能等眾多領(lǐng)域應(yīng)用，被認(rèn)為是21世紀(jì)的“萬能材料”。石墨烯從2004年首次發(fā)現(xiàn)到2010年獲諾貝爾獎僅用了6年時(shí)間，幾乎是史無前例。其相關(guān)的研究論文在最近幾年也實(shí)現(xiàn)井噴式增長，成為最為熱門的研究領(lǐng)域之一。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2010年石墨烯的全球論文發(fā)表量約為3 000篇，而2014年就超過了20 000篇。目前，世界各國都將石墨烯研究提升至戰(zhàn)略高度。2011年，英國政府將石墨烯定為重點(diǎn)發(fā)展的4項(xiàng)新興技術(shù)之一，投入5 000萬英鎊支持石墨烯研發(fā)和商業(yè)化應(yīng)用研究。2013年，歐盟啟動石墨烯旗艦計(jì)劃，10年投入10億歐元推動石墨烯從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

我國對石墨烯也非常的重視，早在《新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》，就將石墨烯列入到前沿新材料當(dāng)中。同時(shí)，通過國家科技重大專項(xiàng)、國家973計(jì)劃圍繞“石墨烯宏量可控制備”、“石墨烯基電路制造設(shè)備、工藝和材料創(chuàng)新”等方向部署了一批重大項(xiàng)目。在國家的大力支持下，我國石墨烯的相關(guān)研究取得了飛速的發(fā)展，成為了國際石墨烯研究領(lǐng)域的主要參與者。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，到2012年，中國科研工作者已經(jīng)發(fā)表了超過6 000篇關(guān)于石墨烯的文章，總被引用次數(shù)超過90 000次。在2013年有2 200篇關(guān)于石墨烯的專利是來自中國。近幾年來，我國在石墨烯領(lǐng)域發(fā)表的論文和專利申請，均領(lǐng)先于美國位居世界首位。在科研領(lǐng)域取得豐碩成果的同時(shí)，我國從2014年下半年開始加快對石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略布局。2014年年底，國家發(fā)展和改革委員會、財(cái)政部、工業(yè)和信息化部（以下簡稱“工信部”）等3部委聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)鍵材料升級換代工程實(shí)施方案》，石墨烯被納入到20種重點(diǎn)發(fā)展新材料名單；2015年5月下旬出臺的《中國制造2025》規(guī)劃中，也將石墨烯列為新材料領(lǐng)域中的4大顛覆性新材料之一；目前工信部正在制定的《“十三五”新材料規(guī)劃》中將包括石墨烯；《石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計(jì)劃》也正在擬定當(dāng)中。在技術(shù)發(fā)展和政府推動的雙重驅(qū)動下，石墨烯行業(yè)正在迎來發(fā)展的元年。

為推動我國石墨烯的研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，“2015年石墨烯高峰論壇”于2015年5月21-22日在清華大學(xué)深圳研究生院召開。此次論壇由中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會學(xué)會學(xué)術(shù)部、深圳市科學(xué)技術(shù)協(xié)會、清華大學(xué)深圳研究生院和中國科學(xué)院金屬研究所共同主辦。此次論壇得到了銀基烯碳新材料股份有限公司和深圳市大富科技股份有限公司的大力支持。該論壇以石墨烯為主題，重點(diǎn)討論石墨烯的基礎(chǔ)理論、可控制備與宏量制備、優(yōu)異物理與化學(xué)性能、產(chǎn)業(yè)化過程中的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，以及未來石墨烯市場與產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。論壇旨在為石墨烯材料領(lǐng)域的國內(nèi)外科學(xué)家與企業(yè)家搭建一個(gè)交流與合作平臺，推動石墨烯材料的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。盡管受到了惡劣天氣的影響，仍有來自海內(nèi)外200余位專家學(xué)者、企業(yè)界代表、投融資機(jī)構(gòu)參加了此次盛會。論壇由中國科學(xué)院金屬研究所成會明院士、清華大學(xué)深圳研究生院院長康飛宇教授共同擔(dān)任主席。

石墨烯產(chǎn)業(yè)成新材料領(lǐng)域關(guān)注熱點(diǎn)

近年來，我國政府不斷加大對石墨烯領(lǐng)域的支持。其中，國家自然科學(xué)基金委員會從2007年開始，支持的石墨烯項(xiàng)目從1個(gè)增加到2012年的334個(gè)，2007-2012年間累計(jì)資助經(jīng)費(fèi)達(dá)到了33 095萬元；科技部和中國科學(xué)院對石墨烯的累計(jì)資助經(jīng)費(fèi)也分別達(dá)到了5 915萬元和4 605萬元。在國家政策的有利支持和推動下，我國不僅陸續(xù)成立了常州、青島、重慶、寧波、無錫5個(gè)石墨烯產(chǎn)業(yè)園，在長三角、珠三角、深圳等地，石墨烯相關(guān)企業(yè)數(shù)量也逐漸擴(kuò)大。會上，來自深圳市的相關(guān)單位領(lǐng)導(dǎo)表示石墨烯作為新材料的重要組成部分，將對我們未來的生活可能產(chǎn)生巨大的影響，未來5～10年全球石墨烯產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；?qū)⒊^1 000億美元。深圳高度重視石墨烯的發(fā)展，將為石墨烯在深圳地區(qū)的發(fā)展?fàn)I造良好環(huán)境，提供便利服務(wù)，推動石墨烯的科技創(chuàng)新以及在下游應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展。

深圳市科技創(chuàng)新委員會邱宣副主任介紹說，目前深圳已經(jīng)擁有以貝特瑞、比亞迪、國創(chuàng)新能源為代表的20多家石墨烯相關(guān)企業(yè)，主要的發(fā)展方向包括鋰離子電池、超級電容器、導(dǎo)熱材料、觸摸屏、復(fù)合材料以及太陽能電池材料。深圳市下一步的科技計(jì)劃中將支持石墨烯的應(yīng)用科技創(chuàng)新，通過市場牽引帶動石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展。布局的5大重點(diǎn)方向分別是石墨烯低成本制備技術(shù)，在添加劑及儲能領(lǐng)域的應(yīng)用，透明導(dǎo)電薄膜材料制備及應(yīng)用技術(shù)，吸波材料、電磁屏蔽材料、電子封裝材料等電子器件領(lǐng)域的應(yīng)用，以及生物材料等新興領(lǐng)域中的應(yīng)用。

深圳市發(fā)展與改革委員會吳優(yōu)副主任表示近年來在科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的過程中，出現(xiàn)了“三發(fā)”融合的趨勢，“三發(fā)”即科學(xué)發(fā)現(xiàn)、技術(shù)發(fā)明和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，在促進(jìn)三發(fā)融合的過程中，需要構(gòu)建一批載體起到支撐和引領(lǐng)作用，深圳市在石墨烯發(fā)展過程中，也構(gòu)建了4個(gè)載體包括舉辦石墨烯高峰論壇、建立清華大學(xué)炭功能材料國家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室、關(guān)注石墨烯發(fā)展的專家學(xué)者以及支持本土從事石墨烯產(chǎn)業(yè)的企業(yè)等4項(xiàng)措施促進(jìn)石墨烯領(lǐng)域的“三發(fā)融合”，以支撐、引領(lǐng)深圳市石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展。

成會明院士表示盡管我國各級地方政府高度重視石墨烯的研究開發(fā)，但石墨烯的真正應(yīng)用尚未展開，需要在“產(chǎn)學(xué)研”各環(huán)節(jié)進(jìn)行深入探討及合作。

銀基烯碳新材料股份有限公司聯(lián)合總裁范定侒認(rèn)為，產(chǎn)業(yè)周期與人生周期極為相似。人生大致可分為在校學(xué)習(xí)期、就業(yè)創(chuàng)業(yè)期、成就貢獻(xiàn)期等若干周期，在校學(xué)習(xí)期又分為小學(xué)、中學(xué)、大學(xué)3個(gè)時(shí)期，現(xiàn)在的石墨烯產(chǎn)業(yè)就處于類似人生第一階段中的大學(xué)期，尤其是從2014年首屆石墨烯國際高峰論壇開始，石墨烯概念涌動，并會持續(xù)一段時(shí)間。大學(xué)期除了學(xué)習(xí)也有些試驗(yàn)產(chǎn)品，也有少量學(xué)生創(chuàng)業(yè)或勤工儉學(xué)，但畢竟是單項(xiàng)技術(shù)為主，難以綜合實(shí)際應(yīng)用，直到人生的就業(yè)創(chuàng)業(yè)期，才是產(chǎn)品真正進(jìn)入市場，接受用戶檢驗(yàn)的時(shí)候。對照石墨烯產(chǎn)業(yè)，目前同樣是以學(xué)術(shù)技術(shù)為主，少量的初級產(chǎn)品，穩(wěn)定應(yīng)用產(chǎn)品很少，這正是大學(xué)期的特征。隨著石墨烯產(chǎn)業(yè)政策頻頻推出，石墨烯專利技術(shù)迅猛增加，上市公司石墨烯板塊增多，由此可以判斷：石墨烯產(chǎn)業(yè)正在從大學(xué)期跨入類似人生第2周期的就業(yè)創(chuàng)業(yè)期。大學(xué)期是人生最美好的季節(jié)，石墨烯產(chǎn)業(yè)生命也正在綻放。

石墨烯技術(shù)發(fā)展日新月異

參加本次論壇的國內(nèi)外特邀演講嘉賓包括原德州大學(xué)奧斯汀分校講席教授、現(xiàn)蔚山國立科技研究院Rodney S.Ruoff教授、美國羅格斯大學(xué)Manish Chhowalla教授、日本東京大學(xué)Shigeo Maruyama教授、中國科學(xué)院金屬研究所成會明院士、北京大學(xué)彭練矛教授、清華大學(xué)魏飛教授、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書宏教授、大連理工大學(xué)邱介山教授、深圳清華大學(xué)研究院馮冠平教授、國家納米科學(xué)中心智林杰研究員、北京理工大學(xué)曲良體教授等。

第1位特邀報(bào)告來自于Rodney S.Ruoff教授，他講演的題目是“石墨烯和新型碳材料的興起”。Rodney S.Ruoff教授在碳納米材料領(lǐng)域有著深厚的造詣，在金剛石、富勒烯、納米碳管和石墨烯領(lǐng)域做出了多項(xiàng)杰出工作，在Science和Nature系列刊物上發(fā)表論文近20篇，并被Thomson Reuters評為2000-2010年度全球最頂尖的100名材料科學(xué)家之一（排名第16）。Ruoff教授首先回顧了石墨烯的歷史，介紹了石墨烯的優(yōu)異性能，并給出了17個(gè)潛在的應(yīng)用領(lǐng)域。隨后，Ruoff教授介紹了其研究小組的重點(diǎn)工作，包括在金屬載體上大面積生長高質(zhì)量均一石墨烯薄膜，以及所得到薄膜的高電子遷移率；用化學(xué)方法活化石墨烯材料的新型三維碳材料以及其作為超級電容器電極的優(yōu)良性能等。

第2位特邀報(bào)告來自于北京大學(xué)的彭練矛教授，他講演的題目是“石墨烯霍爾元件”。彭練矛教授主要研究領(lǐng)域?yàn)樘蓟呻娐返膶?shí)現(xiàn)和系統(tǒng)；納米器件在化學(xué)、生物傳感及能源方面的應(yīng)用等。迄今在國際學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表SCI收錄論文300余篇，3次任國家“973”計(jì)劃項(xiàng)目和國家重大科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目首席科學(xué)家。彭練矛教授首先介紹了霍爾元件以及應(yīng)用石墨烯制作霍爾元件的優(yōu)點(diǎn)，相對于半導(dǎo)體材料，石墨烯具有高敏感性、高分辨率、耐高溫等特點(diǎn)，適合制作高附加值的霍爾元件。隨后，彭練矛教授對石墨烯霍爾元件的制備方法和相關(guān)性能進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，石墨烯霍爾元件能夠充分發(fā)揮石墨烯材料遷移率高和單原子薄層等優(yōu)勢，規(guī)避其沒有帶隙或者小帶隙的缺陷，而且制備工藝簡單，容易得到高性能的石墨烯磁敏傳感器。最后，彭教授指出相對于硅基器件低廉的價(jià)格，石墨烯霍爾元件的未來應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒅饕谟诟叨耸袌?。目前，器件制備過程中的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸基本已經(jīng)解決，下一步需要應(yīng)用廠商的介入來推動石墨烯霍爾元件的產(chǎn)業(yè)化。

來自清華大學(xué)的魏飛教授做了“三維的石墨烯/碳納米管及在儲能中的應(yīng)用”專題報(bào)告。魏飛教授承擔(dān)“973”、“863”及國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)、國家支撐計(jì)劃等研究項(xiàng)目十余項(xiàng)。在國際學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表SCI論文380余篇，引用10 000余次。魏飛教授首先介紹了儲能領(lǐng)域?qū)Σ牧闲阅芎徒Y(jié)構(gòu)的需求，然后對本課題組發(fā)展柱撐石墨烯這種具有自分散特性的新材料進(jìn)行了詳細(xì)說明。這種不堆疊的柱撐石墨烯在鋰硫電池儲能中體現(xiàn)了優(yōu)異的性能。如果將該材料用于超級電容器，電池的能量密度達(dá)到20Wh/kg，循環(huán)50萬次后的能量密度達(dá)到20kW/kg，在電動汽車、個(gè)人電子產(chǎn)品以及大規(guī)模儲能中具有巨大潛在應(yīng)用前景。魏飛教授同時(shí)正在開展低成本柱撐石墨烯制備工藝的研究，已經(jīng)具備了年產(chǎn)1t石墨烯漿料的能力。

此次論壇除了十多位科學(xué)家演講外，另外設(shè)置的“青年科學(xué)家論壇”、“創(chuàng)業(yè)論壇”和“企業(yè)家論壇”3個(gè)對話環(huán)節(jié)即為不同領(lǐng)域的人士搭建了一個(gè)從不同角度共同闡述石墨烯發(fā)展與應(yīng)用中所存在問題的平臺，以期通過交流促進(jìn)學(xué)術(shù)界、企業(yè)界及政府機(jī)構(gòu)之間的溝通與交流，促進(jìn)石墨烯的研究、開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化，推動石墨烯等納米碳材料的應(yīng)用和發(fā)展。