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石墨烯為何沒人提起了,它究竟是「新材料之王」還是智商稅?

2024-08-30科學

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「新材料之王」石墨烯在前幾年非常火熱,自2004年被分離出來之後,成了材料界的新寵兒,創造了許多個諾貝爾科學獎。

許多關於石墨烯的商品,如雨後春筍般爆發式的出現, 可如今它卻似乎淡出了人們的視線,它究竟是「新材料之王」還是智商稅呢?

資本的瘋狂炒作

知名電視劇【亮劍】裏有句話:給他一個師,他敢打太原!這反映了李雲龍的膽大妄為,在資本界,許多人可比李雲龍狂妄了許多,給他一個班,他就敢打太原! 其實石墨烯並未被廣泛套用到民用領域當中,一切都是資本的炒作。

石墨烯概念火了之後,許多商品但凡跟石墨烯有點關系的,就會貼上石墨烯的標簽,例如石墨烯電池就是最大的騙局。

但你也不能說他跟石墨烯沒有關系, 他只是在電池當中摻雜很少的石墨烯,根本談不上套用, 對於電池的效率,儲能根本沒有很大的提升。 但資本卻以此為由欺騙消費者,產品品質並沒有很大提升,但價格總能提升好多倍。

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其實石墨烯的發展,還僅僅是停留在實驗室階段,並沒有得到廣泛套用。 石墨烯是一種由單層碳原子形成的特殊材料,具有質輕、高強、高導電率、高導熱率等特點,它可以被套用到各種領域當中,取代傳統材料,提高產品效能。

石墨烯顧名思義,就是從石墨當中提取出來的,但它與石墨有著本質的區別。碳可謂是組成生物的最核心物質,化學效能非常穩定, 是少有的可以以單質形式,存在於自然界的非金屬物質。

碳在自然界中無處不見,雖然原子相同,但可以存在不同的排列方式,從石墨到金剛石,所展現的效能截然不同,當然價值也完全不同,石墨烯的價值實際上遠超金剛石。

人們對碳的研究也越來越深入了,石墨烯就是一個偉大的發現,可以套用到許多場景當中。 比如用於導電、過濾、高強材料等等場景,對未來來說非常重要。

墨烯不能被廣泛套用的原因

可是如今就連提取都是一個非常大的難題,市面上見到的石墨烯產品,根本和石墨烯沒有多大關系, 最簡單的判斷規則,就是如今石墨烯的價格大約在每克一百美元左右。

即便最近黃金價格大漲,也比不上石墨烯,拋開套用技術難題不說,如此昂貴的價格,怎麽可能套用到日常的商品當中。

許多商品當中或許只含一點點石墨烯,但含量非常低, 甚至可以說是沒有。比如石墨烯電池可能只有石墨,根本不含石墨烯,什麽石墨烯襪子、衣服可以斷定與高科技基本沒有什麽聯系,與石墨烯更沒有什麽關系,也許要等幾十年後,方才有可能實作。

由於是單層碳原子,可想而知石墨烯是非常薄的,單層石墨烯幾乎沒有厚度,提取難度很大,就更別提套用。如今許多大學的實驗室都在研究石墨烯的套用,雖然得出了許多成果,但要從實驗室走到生活當中,還有很大的距離。

目前人類對於石墨烯還只是停留在了實驗室階段,人們都知道它有很強的效能,有望成為材料之王。

但是石墨烯非常的脆弱,比如它有很好的導電效能,但溫度一高就被氧化了,失去了導電效能, 根本無法套用。也只能作為添加劑添加到液體當中使用,雖然提高一些效能,但距離真正的套用還有很大差距。

如今電池的套用場景越來越多了,從手機到電車, 如果石墨烯得到廣泛套用,將會對電池的效能有重大的提升。

但以目前的研究狀況來看,至少還需要10年的時間, 或許才有可能,因此如今市面上炒作的石墨烯電池基本都是謊言,利用了人們對新技術的無知和熱愛,大肆地「圈錢」。

而前幾年被資本瘋狂炒作,並沒有給技術帶來什麽提升,反而讓石墨烯概念股大火。科學是循序漸進的,這中間需要一個過程,誠然資本炒作也能促進一些技術進步,因為前景很好,就會有更多的人去研究。

但是如今人類的基礎科學幾乎已經非常全面,很難再有重大的突破, 也很難出現重大的技術變革,只能一點點的摸索,一點點的進步。

科學研究進步緩慢是事實,但在輿論界技術卻被濫用,被嚴重誇大,成為斂財的工具。 受傷的只有那些被欺騙的投資者和使用者,他們付出了不該付出的代價。

石墨烯研究的現狀

在未來,石墨烯的套用方向主要還是在導電和導熱這兩個領域重來。目前手機廠商正在往這方面投入很多,石墨烯的高效能非常符合未來人們對於手機的要求。 一旦套用成功,那麽手機的散熱和充電速度,都會有很大的提升,當然這還有很長的路要走。

石墨烯難以利用的原因之一,就是因為難以制備,其實石墨烯早就被人發現了,它大量存在於石墨之中,不過是以碎片的形式存在,即便是發現了,也難以分離。

直到2004年,科學家偶然發現,用膠帶可以將石墨烯分離出來, 沒錯,就是膠帶!經過多次膠帶的多次分離,就能得到石墨烯,即單層碳原子。

聽起來似乎非常簡單,但科學的發現往往就是在不經意之間, 這個外國團隊也因此獲得了2010的諾貝爾獎。 然後石墨烯就開始大火了,世界上許多的科研團隊,都把它納入了自己的研究範圍,石墨烯的種種效能才被人們慢慢熟悉。

石墨烯優點很明顯,但缺點同樣明顯。除了制備成本高之外,還有就是它太過脆弱了,單層原子組成的結構,非常容易斷裂,很難制成一大片的石墨烯。

而且它化學行制非常穩定,層間無法有效勾連,也很難與其他物質形成有效聯系。 即人們現在也只能獲得一小塊一小塊的石墨烯,常見的用法就是制備粉體材料,至於石墨烯薄膜,生產難度還是非常大的。

同時石墨烯還會汙染環境,石墨烯雖然很容易會裂成小塊,但這個小塊在自然界中很難降解,一旦進入人體,會對人體細胞造成很大的傷害。 所以目前使用石墨烯還是非常謹慎的,避免它汙染環境。

石墨烯的未來

石墨烯電池當然是未來套用的一個大方向,如今的做法都是把石墨烯作為導電劑,套用到鋰電池當中,大大提高了電池的效率。

不過目前還存在技術上的不足,鋰電池當中石墨烯含量不超過5%。不過若是突破了關鍵技術,那麽未來中國新能源汽車將會得到質的飛躍,真正實作充電5分鐘,開車一千公裏。

因此如今各國都非常重視對於石墨烯的研究,誰先突破,就意味它占據了未來的汽車市場、電池市場。

石墨烯可以套用與手機螢幕的制作。石墨烯有良好的導熱和導電效能,同時柔軟度非常好。可用於制作超薄螢幕,也符合人們未來對手機的需求。如今手機追求的正是超薄和大屏,如果石墨烯得到有效利用,可以輕松實作這一目標。

石墨烯的另一個套用方向就是用於制備復合材料。 因為結構特殊,石墨烯具有很高的強度,是制備復合材料的理想纖維體,未來有望出現石墨烯防彈衣,石墨烯航天材料等。品質輕、強度高一直都是人們追求的理想材料。

石墨烯還可以作為防腐材料,由於它的結構緊密,可以有效隔絕氧氣等大分子,塗在材料表面可防止材料被腐蝕,提高使用年限。

當然石墨烯還可以套用到很多的場景當中,如今雖然熱度下降,但石墨烯行業一直在發展當中。 中國同樣重視這個「新材料之王」,高純度的石墨烯價格也在逐年下降,或授權以在未來真正的走進人們的生活當中。

對於任何材料來說,被廣泛套用的基本條件就是價格不能太高。就像金、銀的導電效能非常優越,然而卻很難看到它被套用到制作電線上面,因為這是極大的浪費,也不受消費者的歡迎。

作為一種新技術,中國在這一領域也走在了世界前沿, 2022年中國的石墨烯市場規模就已經達到了335億元。

市場才是科研的第一動力,中國有龐大的市場,工業規模世界第一,自然可以推動科學技術的進步。

當然,今天的中國也不缺乏科研人才,頂尖人才也不在少數。中國的專利申請數量已經是世界第一了,反映了中國對於科學研究的重視。

總而言之,石墨烯有望成為「新材料之王」,如今也是大國之間科技競爭的焦點,但距離封王還有很大的距離。 不過卻被許多不良商家利用,誇大事實而導致了許多人認為這是「智商稅」。

而技術得不到突破,它的熱度也就慢慢的降了下去。作為普通老百姓,對新技術的熱愛無可厚非,但也要擦亮眼睛,莫要淪為資本家的優質「韭菜」!

參考資料:

一文看懂石墨烯,材料界「網紅一哥」_澎湃號·湃客_澎湃新聞-The Paper

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