全球能源供應或將現顛覆性變化 中國搶佔話語權

人類歷史上每一次能源體系的進化都極大影響著世界。 有科學家預言，如果說20世紀是硅的世紀，那麼石墨烯（Graphene）則開創了21世紀的新材料紀元，將“改變21世紀”。作為最前沿的新材料，一旦石墨烯技術進一步完善，實現商業化，全球能源供應將會出現顛覆性變化。

石墨烯為何被譽為 “新材料之王” 石墨烯這個於普通老百姓而言當下還比較陌生的名詞，或許過不了多久，就會如人工智能、基因科學等一般，成為人們日常耳熟能詳的熱詞。

石墨烯是目前世界上已知最薄、也最硬的材料，厚度只有0.335納米，若是將20萬片石墨烯薄膜疊加也只有一根頭髮絲那麼厚，它也是世界上目前發現電阻率最小、導電性最佳的物質，透光性、導熱性、韌性極好，具有高傳導性、高比表面積（達到2630 m^2/g，3克石墨烯的比表面積相當於一個足球場），在新能源領域如超級電容器、鋰離子電池研製等方面潛力巨大，被譽為“黑金”“新材料之王”。

基於這些優良的特性，石墨烯可被廣泛應用於儲能系統、電子科技、網絡通訊、潔淨能源、生物醫學、航天軍事、複合材料以及智慧家居等諸多領域。例如，若在石墨烯充當電池方面取得突破，業內人士稱石墨烯手機充電時間將只需短短數秒，且可連續使用半個月；充電10分鐘，環保節能汽車就有可能行駛上千公里。

天然石墨由一層層按蜂窩狀排列的平面碳原子堆棧而成，層間作用力較弱，極易互相剝離，形成薄石墨片。而當把石墨片一層層剝離到只有一個碳原子厚度的單層後，也就是石墨烯。

長期以來石墨烯一直被認為是一種假設性結構，無法單獨穩定存在。直到2004年英國曼徹斯特大學的物理學家海姆（Sir Andre Konstantin Geim）和諾沃肖洛夫（Sir Konstantin Sergeevich "Kostya" Novoselov）在實驗中用“微機械剝離法”分離製備出石墨烯，才證實了它可以單獨存在。這兩位科學家也因此獲頒2010年諾貝爾物理學獎。

此後，經過多年發展出現了更多的製備石墨烯的方法，亦預告著這種新材料距離工業化生產、商業領域已越來越近。

全球競逐石墨烯研發 目前全球已有超過200個機構和上千名研究人員正從事著石墨烯研發。中西方在這個領域的競爭亦正日漸膠著。

美國國防部高等研究計劃署（DARPA）於2008年發佈碳電子無線電波應用項目，總投資2,200萬美元，用於開發超高速和低耗能的石墨烯晶體管。2015年加州理工學院開發出一種在室溫下（常規溫度需1000℃）快速製備石墨烯的全新技術，將原來需要9到10個步驟、10小時的製備過程縮短至5分鐘。

歐盟則是於2013年啟動了石墨烯旗艦計劃，該計劃長達10年，預計投資10億歐元（1歐元約合1.14 美元）；諾亞基從歐盟未來與新興組織（FET）處取得13.5億美元的研究經費，用於研發石墨烯材料；

而英國在未來計劃投資6,100萬英鎊（1英鎊約合1.33 美元）建設國家及研究機構──國家石墨烯研究院（NGU），並在石墨烯誕生地曼徹斯特大學成立國家級研究院和工程創新中心。

日本學術振興機構（JST）早在2007年就開始對石墨烯硅材料項目支持並贊助，著力開發“石墨烯硅”材料技術，在此基礎上研製出先進的輔助開關器件和等離子共振赫茲器件；

韓國政府則將40餘家科研機構和6家企業整合成為石墨烯聯盟，在手機觸控屏幕、智能顯示器、喇叭、晶體管等方面的研發成果豐碩。

中國在石墨烯這個領域並不甘於當看客，目前看來研發優勢已較明顯。公開數據顯示，至2016年3月，中國石墨烯的專利總數已佔全球56%，排名第一，韓國、美國、日本居其後。

中國搶佔石墨烯話語權 全球第一條和第二條真正實現規模化、低成本、高品質的石墨烯生產線誕生在中國。2013年底，寧波墨西科技有限公司和重慶墨希科技有限公司先後建成年產300噸石墨烯生產線和年產100萬平米生產能力的石墨烯薄膜生產線，並將石墨烯的製造成本由每克5,000元人民幣（1 元人民幣約合0.15 美元）降至每克3元人民幣。

前不久，《人民日報》報道了浙江大學高分子科學與工程學系高超團隊，研製出一種新型石墨烯-鋁電池。其正極是石墨烯薄膜，負極是金屬鋁。經測試，它在25萬次充放電循環後仍能保持91%的容量；同時其倍率性能優異，快速充電可1.1秒內充滿電。 據稱這種電池可在零下40攝氏度到120攝氏度的環境中工作，在零下30攝氏度的環境中能實現1,000次充放電性能不減，而在100攝氏度的環境中能實現4.5萬次穩定循環。並且該新型電池呈柔性，將其彎折一萬次後容量仍能完全保持，而且即使電芯暴露於火焰中也不會起火或爆炸。

業內人士稱，如果智能手機用上這種電池，即便每天充電10次也能用上近70年。

除了浙江大學高超團隊的這項突破，華為在石墨烯方面的技術能力，也是全球矚目。當全球手機巨頭三星和蘋果都在為電池爆炸而焦頭爛額時，2018年有新聞稱中國科技巨頭企業華為中央研究院在日本向全世界宣佈：鋰電子電池技術實現重大突破，全球首個超級石墨烯基電池登場。 雖然後來有聲音指出那不過是石墨烯貼在電池上，利用其散熱而已，並不是快速充電的石墨烯電芯，還不值得太過欣喜，但即便只是利用石墨烯進行高效散熱，手機電池壽命已延長兩倍，耐熱程度提高10度。

基於石墨烯的應用領域廣泛，事關國家戰略，中西方在這方面的競爭將日趨白熱化，當2018年11月中國官方宣佈，新型直-10武裝直升機將配備輕型石墨烯裝甲時，當時已有西媒評論稱這將使中國成為首個將石墨烯裝甲用於軍事領域的國家。同時，亦有報道稱西方已經出現了石墨烯防彈裝甲的設計方案。

石墨烯研發應用之戰尚在全球各處或明或暗地進行著，哪一國都不會甘於落後，但從人類科技進步角度而言，這種競爭也正助推著人類科技進步，提高、改善著人類的生產生活水平。