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石墨烯为何没人提起了,它究竟是「新材料之王」还是智商税?

2024-08-30科学

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「新材料之王」石墨烯在前几年非常火热,自2004年被分离出来之后,成了材料界的新宠儿,创造了许多个诺贝尔科学奖。

许多关于石墨烯的商品,如雨后春笋般爆发式的出现, 可如今它却似乎淡出了人们的视线,它究竟是「新材料之王」还是智商税呢?

资本的疯狂炒作

知名电视剧【亮剑】里有句话:给他一个师,他敢打太原!这反映了李云龙的胆大妄为,在资本界,许多人可比李云龙狂妄了许多,给他一个班,他就敢打太原! 其实石墨烯并未被广泛应用到民用领域当中,一切都是资本的炒作。

石墨烯概念火了之后,许多商品但凡跟石墨烯有点关系的,就会贴上石墨烯的标签,例如石墨烯电池就是最大的骗局。

但你也不能说他跟石墨烯没有关系, 他只是在电池当中掺杂很少的石墨烯,根本谈不上应用, 对于电池的效率,储能根本没有很大的提升。 但资本却以此为由欺骗消费者,产品质量并没有很大提升,但价格总能提升好多倍。

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其实石墨烯的发展,还仅仅是停留在实验室阶段,并没有得到广泛应用。 石墨烯是一种由单层碳原子形成的特殊材料,具有质轻、高强、高导电率、高导热率等特点,它可以被应用到各种领域当中,取代传统材料,提高产品性能。

石墨烯顾名思义,就是从石墨当中提取出来的,但它与石墨有着本质的区别。碳可谓是组成生物的最核心物质,化学性能非常稳定, 是少有的可以以单质形式,存在于自然界的非金属物质。

碳在自然界中无处不见,虽然原子相同,但可以存在不同的排列方式,从石墨到金刚石,所展现的性能截然不同,当然价值也完全不同,石墨烯的价值实际上远超金刚石。

人们对碳的研究也越来越深入了,石墨烯就是一个伟大的发现,可以应用到许多场景当中。 比如用于导电、过滤、高强材料等等场景,对未来来说非常重要。

墨烯不能被广泛应用的原因

可是如今就连提取都是一个非常大的难题,市面上见到的石墨烯产品,根本和石墨烯没有多大关系, 最简单的判断规则,就是如今石墨烯的价格大约在每克一百美元左右。

即便最近黄金价格大涨,也比不上石墨烯,抛开应用技术难题不说,如此昂贵的价格,怎么可能应用到日常的商品当中。

许多商品当中或许只含一点点石墨烯,但含量非常低, 甚至可以说是没有。比如石墨烯电池可能只有石墨,根本不含石墨烯,什么石墨烯袜子、衣服可以断定与高科技基本没有什么联系,与石墨烯更没有什么关系,也许要等几十年后,方才有可能实现。

由于是单层碳原子,可想而知石墨烯是非常薄的,单层石墨烯几乎没有厚度,提取难度很大,就更别提应用。如今许多大学的实验室都在研究石墨烯的应用,虽然得出了许多成果,但要从实验室走到生活当中,还有很大的距离。

目前人类对于石墨烯还只是停留在了实验室阶段,人们都知道它有很强的性能,有望成为材料之王。

但是石墨烯非常的脆弱,比如它有很好的导电性能,但温度一高就被氧化了,失去了导电性能, 根本无法应用。也只能作为添加剂添加到液体当中使用,虽然提高一些性能,但距离真正的应用还有很大差距。

如今电池的应用场景越来越多了,从手机到电车, 如果石墨烯得到广泛应用,将会对电池的性能有重大的提升。

但以目前的研究状况来看,至少还需要10年的时间, 或许才有可能,因此如今市面上炒作的石墨烯电池基本都是谎言,利用了人们对新技术的无知和热爱,大肆地「圈钱」。

而前几年被资本疯狂炒作,并没有给技术带来什么提升,反而让石墨烯概念股大火。科学是循序渐进的,这中间需要一个过程,诚然资本炒作也能促进一些技术进步,因为前景很好,就会有更多的人去研究。

但是如今人类的基础科学几乎已经非常全面,很难再有重大的突破, 也很难出现重大的技术变革,只能一点点的摸索,一点点的进步。

科学研究进步缓慢是事实,但在舆论界技术却被滥用,被严重夸大,成为敛财的工具。 受伤的只有那些被欺骗的投资者和使用者,他们付出了不该付出的代价。

石墨烯研究的现状

在未来,石墨烯的应用方向主要还是在导电和导热这两个领域重来。目前手机厂商正在往这方面投入很多,石墨烯的高性能非常符合未来人们对于手机的要求。 一旦应用成功,那么手机的散热和充电速度,都会有很大的提升,当然这还有很长的路要走。

石墨烯难以利用的原因之一,就是因为难以制备,其实石墨烯早就被人发现了,它大量存在于石墨之中,不过是以碎片的形式存在,即便是发现了,也难以分离。

直到2004年,科学家偶然发现,用胶带可以将石墨烯分离出来, 没错,就是胶带!经过多次胶带的多次分离,就能得到石墨烯,即单层碳原子。

听起来似乎非常简单,但科学的发现往往就是在不经意之间, 这个外国团队也因此获得了2010的诺贝尔奖。 然后石墨烯就开始大火了,世界上许多的科研团队,都把它纳入了自己的研究范围,石墨烯的种种性能才被人们慢慢熟悉。

石墨烯优点很明显,但缺点同样明显。除了制备成本高之外,还有就是它太过脆弱了,单层原子组成的结构,非常容易断裂,很难制成一大片的石墨烯。

而且它化学行制非常稳定,层间无法有效勾连,也很难与其他物质形成有效联系。 即人们现在也只能获得一小块一小块的石墨烯,常见的用法就是制备粉体材料,至于石墨烯薄膜,生产难度还是非常大的。

同时石墨烯还会污染环境,石墨烯虽然很容易会裂成小块,但这个小块在自然界中很难降解,一旦进入人体,会对人体细胞造成很大的伤害。 所以目前使用石墨烯还是非常谨慎的,避免它污染环境。

石墨烯的未来

石墨烯电池当然是未来应用的一个大方向,如今的做法都是把石墨烯作为导电剂,应用到锂电池当中,大大提高了电池的效率。

不过目前还存在技术上的不足,锂电池当中石墨烯含量不超过5%。不过若是突破了关键技术,那么未来中国新能源汽车将会得到质的飞跃,真正实现充电5分钟,开车一千公里。

因此如今各国都非常重视对于石墨烯的研究,谁先突破,就意味它占据了未来的汽车市场、电池市场。

石墨烯可以应用与手机屏幕的制作。石墨烯有良好的导热和导电性能,同时柔软度非常好。可用于制作超薄屏幕,也符合人们未来对手机的需求。如今手机追求的正是超薄和大屏,如果石墨烯得到有效利用,可以轻松实现这一目标。

石墨烯的另一个应用方向就是用于制备复合材料。 因为结构特殊,石墨烯具有很高的强度,是制备复合材料的理想纤维体,未来有望出现石墨烯防弹衣,石墨烯航天材料等。质量轻、强度高一直都是人们追求的理想材料。

石墨烯还可以作为防腐材料,由于它的结构紧密,可以有效隔绝氧气等大分子,涂在材料表面可防止材料被腐蚀,提高使用年限。

当然石墨烯还可以应用到很多的场景当中,如今虽然热度下降,但石墨烯行业一直在发展当中。 中国同样重视这个「新材料之王」,高纯度的石墨烯价格也在逐年下降,或许可以在未来真正的走进人们的生活当中。

对于任何材料来说,被广泛应用的基本条件就是价格不能太高。就像金、银的导电性能非常优越,然而却很难看到它被应用到制作电线上面,因为这是极大的浪费,也不受消费者的欢迎。

作为一种新技术,中国在这一领域也走在了世界前沿, 2022年中国的石墨烯市场规模就已经达到了335亿元。

市场才是科研的第一动力,中国有庞大的市场,工业规模世界第一,自然可以推动科学技术的进步。

当然,今天的中国也不缺乏科研人才,顶尖人才也不在少数。中国的专利申请数量已经是世界第一了,反映了中国对于科学研究的重视。

总而言之,石墨烯有望成为「新材料之王」,如今也是大国之间科技竞争的焦点,但距离封王还有很大的距离。 不过却被许多不良商家利用,夸大事实而导致了许多人认为这是「智商税」。

而技术得不到突破,它的热度也就慢慢的降了下去。作为普通老百姓,对新技术的热爱无可厚非,但也要擦亮眼睛,莫要沦为资本家的优质「韭菜」!

参考资料:

一文看懂石墨烯,材料界「网红一哥」_澎湃号·湃客_澎湃新闻-The Paper

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