“梦幻材料”石墨烯因具备强度高、韧性好、重量轻、导电性强等优势，带给人们无限想象：超轻薄型飞机、超薄可折叠手机、太空电梯……
近日有消息称，石墨烯入选“十三五”新材料规划已基本落定，预计今年将成为中国石墨烯产业爆发元年。然而，就在石墨烯步入产业化的关键阶段，却面临着成本高昂、工业化难放大等多重挑战。
近日，中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员朱锦带领的团队，成功制备出高纯度、高品质的生物基石墨烯，成本较传统石墨剥离法路线大幅度降低，为大规模生产石墨烯的原料来源开辟了一条新路径。
石墨烯的“两面派”
石墨烯似双刃剑，很“美好”，也很“邪恶”。
“美好”是因为它是目前世界上最薄、最坚硬、电阻最小的纳米材料，在导热、导电、透光性能、气体阻隔等方面亮点频现，广泛应用于电子、航天、军工、生物、新能源、半导体等诸多领域。
“邪恶”是因为传统石墨烯必须以石墨或石化资源为碳源，原材料受限的同时，对环境也不友好，同时还面临成本高昂、难以规模产业化等多重挑战。
目前，制备石墨烯主要利用化学氧化还原、微机械或溶剂剥离、化学气相沉积等方法。
朱锦告诉记者，由于采用氧化还原法生产石墨烯的主要原料以及工艺和周期没有取得突破，所以各个生产厂家的成本基本上都在100万元/吨或以上，高昂的价格严重限制了石墨烯的应用。
不仅如此，氧化还原法大规模稳定生产石墨烯，在生产工艺和路线上也存在问题。朱锦说：“石墨烯在工业化放大技术上，某些生产厂家虽然一直用相同的原料和工艺参数，但是批次之间的质量差异非常大。”
他还表示，石墨烯虽然在复合材料、能源材料、电子以及传感器材料的实验室研究中，已经取得了许多令人惊异的成果，但在工业化的应用上依然存在着诸多使用限制，例如易发生团聚等问题。
天津大学材料科学与工程学院教授封伟也对记者称，目前，以吨/天的速度生产石墨烯还很难实现，无法满足市场对石墨烯的需求。
如今，很多企业都希望借助石墨烯这一“工业味精”来提升产品的附加值和竞争力，业内预计，今年石墨烯还有望带动50亿~100亿元规模的传统产业升级。
而在这种行业高涨的势头下，开发低成本、高品质的石墨烯就成为当下研究的焦点。
