今年6月，諾獎得主、石墨烯發明人之一、英國曼徹斯特大學教授康斯坦丁·諾沃肖洛夫在上海舉行的世界移動大會展台瞭解碳谷集團的石墨烯產品，右二為戴加龍
中國碳谷集團生產的部分石墨烯應用產品
中國碳谷集團的石墨烯立體工廠
【文匯網訊】(通訊員 過國忠)近年來，在國內外證券市場，石墨烯概念被炒得沸沸揚揚，猶如瘋狂過山車一般驚險飄忽。個別企業更是熱衷二級市場炒作，拿幾款實驗室初級樣品衝擊大眾的視覺，卻又無法真正實現後期的規模化應用，造成外界普遍認為現在的石墨烯只是個概念和傳說。潮去潮來中，一些真正潛心做研發高端產品的企業也受波及，關注度也因此降溫。
那麼，真正屬於二維材料，結構「零缺陷」的高品質石墨烯是如何來制備的，下游應用目前又有了哪些突破，其中又存在著哪些問題呢。為此，記者採訪了中國碳谷科技集團首席專家戴加龍，他如數家珍，深入淺出地告訴人們什麼是真實的石墨烯。
戴加龍開門見山地指出：「現在業界對石墨烯的概念大多停留在理論上，實際上在真實應用中石墨烯應該理解為：納米+二維材料+石墨自身的性能。」
據介紹，戴加龍自己帶領的中國碳谷科技集團研發團隊所掌握的石墨烯制備工藝，已能為下游應用提供高品質低價格的石墨烯原料，碳谷科技集團計劃在未來五年內建成年產5000—10000噸優質石墨烯的生產基地，創造一個超1000億規模的石墨烯應用產業集群。
戴加龍說，石墨烯很多企業都說能做，但大多屬於二維材料，結構「零缺陷」的高品質石墨烯,能做的卻是少之又少。
他認為，實際操作中高品質石墨烯的制備應該包括「前處理、中制備、後整理」等3個階段。
前處理：石墨是碳元素的一種同素異形體，石墨具有鱗片狀的層狀礦物質結構，其地質成礦結構有硫化礦、氧化礦、無煙煤經過熱變質轉化等多種，石墨就是這些礦物質在地層的高溫高壓下，經過中、深程度的區域變質作用，碳質氣化，結晶而形成的，因此他們各有千秋，性能各不相同，所以在石墨烯的選材上要根據其不同的性能和要求進行對號入座。
中制備：層狀礦物質結構的石墨在結晶過程中的堆積是A、B、C結合，它的層間作用力是范德華力，表面結構非常完整，第四係引入的缺陷較多，對層間滑動分離造成很大的影響。因此在制備過程中要特別重視二維材料結構的完整性，並確保其徑厚比不小於1500，逕厚比是目前層狀礦物質結構中二維材料最重要的衡量指標之一，具有較大的二維平面，所以首要考量的是徑厚比的大小，其次再考量二維材料層間的厚度。其實，最重要的一點目前我們所需要的是石墨烯原生態的二維效果，這也是其他石墨烯難以進入下游最佳應用的原因之一。
後整理：制備出來的石墨烯初級產品離最終石墨烯成品還有相當的距離，因為在制備過程中層狀結構在外力的作用下所形成的有一部分是三維材料、大部分是二維材料以及部分零維材料，還有伴生的其他物質以及外部引入的雜質，從而需要進行重新結構排列篩選和分級。通過篩選分出相應的粒徑分佈，從D5到D97的結構排列，才能符合下游應用所需的要求，從而充分發揮出石墨烯的真正性能。
戴加龍指出，缺乏高品質石墨烯是制約石墨烯下游應用拓展的一個瓶頸，2015年12月中國碳谷科技集團與國家納米科學中心聯合成立了國家級「納米技術應用實驗室」，並成立了石墨烯應用研發中心，在石墨烯的制備和下游應用研發方面取得了突破性的進展。
他說，海洋化工研究院作為海洋塗料國家重點實驗室，為了研製性能達到國際標準的富鋅底漆要求的石墨烯鋅粉底漆，採用了業界多家企業生產的石墨烯樣品進行實驗，都未能如願，採用中國碳谷科技集團在江陰基地生產的高品質石墨烯後，實驗獲得了極大成功，在按照國家標準進行的鹽霧實驗中實驗時間已超過了2000小時，塗料性能仍然表現優異，不久在高端產品上就會有比現在耐用數倍以上的防腐塗料面市。
環境治理目前已經上升到國家高度，未來10年我國將進行大規模的環境治理，但是一直缺乏有效的治理利器。戴加龍興奮地披露，中國碳谷科技集團與中國科技開發院江蘇分院等單位合作研發的用於大氣、水域環境治理的層狀結構可見光催化產品已經問世。這是目前國際上唯一可用於大規模水質處理的光催化技術及產品，其核心「可見光響應的異質間高效量子轉移技術」，今年5月已經通過江蘇省新技術鑒定。
戴加龍說，石墨烯的微觀性能如何以宏觀的形式體現出來，目前至少存在兩個重要的問題：如何將制備出的石墨烯均勻的加入到基體材料中?怎樣保證石墨烯與該材料存在一定強度的界面結合力?
第一個問題在於石墨烯應用過程的分散，制備出的石墨烯普遍厚度為幾個納米左右，且極易團聚，按照傳統的機械分散方式很難保證其能單片成立。分散狀態很差可能造成局域濃度較高，石墨化嚴重從而影響其性能的發揮。在一段較長的工藝中，需要判別在哪一階段中加入較好，以高分子複合材料為例，原位聚合的方法更適合石墨烯的分散，石墨烯粉體與塑料粒子的共混方式則不利於石墨烯的分散。
第二個問題是，石墨烯與其他材料僅存在微弱的范德華力，這種惰性的表面可能需要一定改性才可能在複合材料中有更好的相容性。不同的材料需要的改性劑往往也有區別，這需要做大量的實驗。然而，有時在一些包覆的工藝中，加入改性劑反而影響了活性物質與石墨烯之間的直接相互作用。
戴加龍認為，總之，石墨烯的成功應用需要創新性的工藝和各個行業的密切合作才有可能得到真正實現。（来自文匯報）
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