當前，一種超薄、超輕、超高強度、超強導電性、室溫導熱和透光性優(yōu)異的新型納米材料迅速“走紅”，它被稱為“新材料之王”，并被預言將“徹底改變21世紀”，掀起一場席卷全球的顛覆性新技術新產業(yè)革命。目前，有關它的戰(zhàn)爭已經在實驗室打響，引起了各類資本的圍觀、進入。它就是石墨烯。
有資料顯示，我國已經走在了石墨烯產業(yè)化的前列，是石墨烯研究、應用和開發(fā)最為活躍的國家之一。目前，我國已經涌現(xiàn)出了一大批石墨烯相關的企業(yè)，產業(yè)方向集中在石墨烯制備及儲能、觸摸屏和涂層等應用領域。對此，業(yè)內普遍認為，能源技術是石墨烯主要的應用領域之一。那么，撇開對石墨烯概念、技術成熟度的爭論和質疑，就這一材料本身來說，其在電力技術設備方面有哪些潛在的應用價值？本報記者就這一問題采訪了掌握石墨烯（單層碳原子）宏量制備技術、實現(xiàn)了其準工業(yè)化生產，并靠石墨烯獲得了盈利的北京碳世紀科技有限公司（簡稱“碳世紀”）。
石墨烯超級電容、石墨烯電池是典型應用
石墨烯超級電容、石墨烯電池已經是為人熟知的概念，其性能相較傳統(tǒng)產品提升了10%~20%，是石墨烯目前在儲能領域最典型的應用?！皽蚀_地認知這些應用，首先必須從技術層面理清其概念。”碳世紀產品總監(jiān)徐亭解釋說，例如石墨烯超級電容器確切地應該被稱為“石墨烯改性超級電容器”。
電極材料是超級電容、電池的核心。以活性炭作電極材料的一類超級電容來說，當活性炭經石墨烯改性之后，其儲存電荷的能力將提升10%~20%，以性能提升之后的活性炭加工而成的產品，就是所謂的石墨烯超級電容器。徐亭介紹，在這一產品中，石墨烯只是作為一種添加的輔助材料，改變了電極材料活性炭的儲電性能。因此準確地說，它應該叫做石墨烯改性超級電容器。同理，由經過石墨烯改性、提升性能后的電極材料制作的電池，也應該叫做石墨烯改性電池。不過，石墨烯在兩種產品中的作用不盡相同?！皩τ陔娙莓a品，石墨烯主要是提升了其容量，但對于電池來說，石墨烯不僅提升了其容量，更重要的是將其循環(huán)壽命也提升4~5倍?！毙焱みM一步介紹說，可以簡單地理解為，理論上電極材料摻入的石墨烯材料越多，其性能提升得也就越多?！半m然不符合科學語言表述，但可以這么理解?！辈贿^，他指出超級電容、電池的制作工藝非常復雜，實際需要解決的問題有好多，好材料不一定能做出好產品。
“材料和工藝永遠是共存的。石墨烯材料與電極材料摻和的比例不同、加工工藝不同，其產品的效能就會不同?！毙焱ふf，石墨烯在改善電池性能方面的潛力是無極限的，但具體提升多少與其制作工藝緊密相關。他表示，國內能夠生產超級電容、電池的廠家非常多，但要想把石墨烯加到電極材料里，對他們來說是件難事?！霸镜膩砹霞庸さ纳a工藝，并不能滿足石墨烯產品的生產需求?！毙焱ふJ為，自主創(chuàng)新、研發(fā)石墨烯應用工藝，是我國電池、電容行業(yè)實現(xiàn)產業(yè)升級亟待攻克的難題。
在電力生產的各環(huán)節(jié)都有用武之地
大受追捧的新材料之王在電力領域還有哪些潛在的應用空間？對于本報記者的這一問題，徐亭回答說，作為一種基礎材料，石墨烯在整個基礎工業(yè)領域都有用武之地，它能夠實現(xiàn)的功能有很多，只需要看其中哪些是與電力相關的，而不是從電力領域尋找哪些方面可以用到石墨烯，這是完全不同的概念。
“可以說，石墨烯在發(fā)電、輸電、儲電環(huán)節(jié)都有用武之地，并大有潛力可挖?！毙焱け硎荆瑢嶒炞C明石墨烯能夠增強強度、耐拉、抗撕裂等，可以與機油、木炭等混合使用。其中，石墨烯改性機油后可以顯著提升其潤滑性能，這種潤滑劑已被實際應用于私家小轎車和大貨車。“同樣都是活塞原理，以此推演，是否可以將其用于減少發(fā)電設備的摩擦，提升設備使用壽命？理論上來說是沒有任何問題的，只不過需要實際測試來證實?！彼€介紹說，目前我國的火電比較多，需要處理廢氣、廢水，在這方面也可以考慮加入石墨烯，從而提升廢棄物的轉化性能。
事實上，石墨烯在學術上并不是很先進，但是真正能把它做下去，實現(xiàn)工業(yè)化并且量產，而且能賺到錢，是非常難的。無數(shù)人做過把石墨烯和其他材料混合的實驗，但真正將其實現(xiàn)工業(yè)化應用的也只有極少數(shù)。拿技術較成熟的石墨烯超級電容、電池來說，其實際應用也很少?！澳壳?，石墨烯應用還處于初級階段，客戶對其產品仍有一定的質疑，這就需要進一步引導客戶測試使用，擴大推廣力度?！毙焱ぶ赋觯匾氖歉飨嚓P廠家都要踏踏實實地干實事，不能炒作概念忽悠客戶，否則會導致客戶對整個行業(yè)失去信心。但他同時指出，對于推動石墨烯應用來說，最大的難題是國內企業(yè)自主創(chuàng)新理念、能力不足，對其應用發(fā)展多持觀望心態(tài)，不敢或不想做“第一個吃螃蟹的人”。
【記者手記】石墨烯應用要避免概念炒作
對于當前的石墨烯材料來說，可謂產業(yè)尚未成熟、概念炒作先行。具體來說，石墨烯概念的炒作包括了對各種石墨烯可能實現(xiàn)的應用的炒作，也包括了對所謂的雙層、多層石墨烯的炒作。對此，碳世紀一再強調和堅持，單層的碳原子才是石墨烯，不是單層的碳原子就不是石墨烯。事實上，國內外學術界也一致明確，石墨烯是單層的碳原子結構，如同一位英國大學教授所表述的，“石墨烯加上一層就是石墨，去掉一層就什么都沒有”。其實，關于“單層”的概念，從“石墨烯是由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體”的定義中就能得到證實。在國際上，雖沒有制定石墨烯的國際標準，但國際標準化組織在相關的碳納米技術規(guī)范中，明確定義石墨烯就是單層碳原子。碳世紀認為，有關石墨烯的概念原本是不存在爭議空間的，當前有關雙層、多層石墨烯的炒作無非是出于商業(yè)利益，一方面是因為只有極少數(shù)企業(yè)能制備出真正的石墨烯（單層碳原子），一是方面是為了滿足資本炒作的需求。
“明確正確的概念非常重要。因為概念炒作已經讓下游的用戶深受傷害?！毙焱そ榻B，由于對石墨烯概念缺乏正確的認知，使用所謂雙層、多層石墨烯（實際上，能制備出5層碳原子以下碳材料的研發(fā)機構和企業(yè)也是寥寥無幾），不僅沒有達到理想的效果，甚至引發(fā)事故，使得用戶對石墨烯失去了信心。如此炒作，最終只會讓整個石墨烯應用產業(yè)受傷害。對此，業(yè)內專家也呼吁，趁著國家當前新的扶持政策，無論是科研人員還是資本，都應該踏踏實實地去做好產品，才有利于整個行業(yè)的發(fā)展。
