中國儲能網(wǎng)訊：石墨烯是人類迄今為止發(fā)現(xiàn)的最薄但同時也是強度最大的二維材料。英國物理學(xué)家安德烈?海姆和康斯坦丁?諾沃肖洛夫在2004年發(fā)現(xiàn)了這一神奇的納米材料，并因此在2010年獲得諾貝爾物理學(xué)獎。因為超強的堅硬度、非凡的導(dǎo)電性和極佳的透光性，石墨烯被稱為“改變21世紀(jì)的材料”。然而，由于石墨烯制備成本高，嚴(yán)重妨礙了它的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，科研人員和產(chǎn)業(yè)界一直在孜孜不倦地研究低成本、高質(zhì)量和大尺寸石墨烯的制備方式。波蘭電子材料技術(shù)研究所的科學(xué)家發(fā)明的一種創(chuàng)新性石墨烯制備方式，實現(xiàn)了這一研究領(lǐng)域的突破，使石墨烯的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)成為可能，吸引了全世界研究者和企業(yè)界的目光。本報記者日前來到波蘭電子材料技術(shù)研究所，采訪了這項科技成果的發(fā)明人沃基米什?斯圖賓斯基博士和波蘭電子材料技術(shù)研究所所長齊格蒙特?烏欽斯基博士。
今年56歲的沃基米什?斯圖賓斯基博士看上去比實際年齡更顯年青干練。他是波蘭電子材料技術(shù)研究所資深研究員、石墨烯研究室主任。在波蘭電子材料技術(shù)研究所的會客室里，沃基米什?斯圖賓斯基博士向本報記者介紹了有關(guān)自己的石墨烯最新專利的情況。
他說，目前世界上在實驗室制備石墨烯的方法總體上分為物理剝離法和化學(xué)沉積法，而物理剝離法是實驗室獲取石墨烯的最重要手段，其中除了最初使用的微機械剝離法外，使用最多的則是炭化硅高溫分解法。通過物理方法獲取的石墨烯，具有純度和質(zhì)量高的特點，但缺點是石墨烯的尺寸小，且價格成本高。與物理方法獲取石墨烯相比，化學(xué)方法雖然可以制備出大面積的石墨烯，但石墨烯存在很多缺陷，其中最大的問題是純度和質(zhì)量都較低。
斯圖賓斯基博士說，他對石墨烯的研究一直集中在物理學(xué)領(lǐng)域，并最終取得了對石墨烯制備方法的突破。同此前對炭化硅進行高溫加熱，在硅原子蒸發(fā)分解后提取石墨烯的過程相反，他在對炭化硅進行加熱時，無需高溫分解其中的硅，而是在相對低溫下對炭化硅進行加炭處理，即可獲得高純度的石墨烯。用這種方法制成的石墨烯，具有3個特點，即：制成速度快，價格低廉和質(zhì)量更高。
應(yīng)本報記者要求，斯圖賓斯基博士詳細(xì)解釋了其專利所具備的上述3個優(yōu)勢。他說，對炭化硅加熱時，由于無需達到硅原子蒸發(fā)分解的高溫，不僅節(jié)約了成本，而且大大縮短了石墨烯的制成時間，制備時間只有常規(guī)方法的1/10。至于石墨烯的價格，在實驗室少量制備的情況下，每平方厘米的成本只有約70美元，這其中60美元還是購買炭化硅底板的成本。如果進行大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，費用還將會大幅度降低，已經(jīng)完全可以達到目前工業(yè)用硅的價格水平。與此同時，用該辦法制備而成的石墨烯，質(zhì)量也比之前大幅提升，超過此前任何方法制備而成的石墨烯的質(zhì)量。
這項關(guān)于石墨烯制備方法的研究成果在2012年9月申請并獲得波蘭專利，成為波蘭電子材料技術(shù)研究所在石墨烯研究領(lǐng)域獲得的第4項專利，斯圖賓斯基也因?qū)κ┲瞥煞椒ǖ膭?chuàng)新，而獲得2012年度波蘭杰出科技成就獎。
據(jù)波蘭電子材料技術(shù)研究所所長齊格蒙特?烏欽斯基博士向本報記者介紹，作為材料家族的新星，石墨烯因其無可比擬的特性，在電子、航天、新能源和半導(dǎo)體等眾多領(lǐng)域有著無比廣闊的應(yīng)用潛力，從一開始就吸引了全球產(chǎn)業(yè)界人士的高度關(guān)注，近年來，不僅關(guān)于石墨烯的科學(xué)研究進展迅速，其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用也如箭在弦上。斯圖賓斯基博士關(guān)于石墨烯制備方法的專利成果，使石墨烯基本具備了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的條件。他向記者出示的一份名為“未來市場”（FUTURE MARKETS）的英國學(xué)術(shù)期刊的排名，在石墨烯研究領(lǐng)域排名前20的研究機構(gòu)中，歐洲國家共有3個，除了英國的曼徹斯特大學(xué)和劍橋大學(xué)外，就是波蘭的電子材料技術(shù)研究所。而中國則沒有任何一家研究機構(gòu)能夠進行前20名。
另據(jù)烏欽斯基所長介紹，在今年初，他們開始將這項專利在歐盟和美國等國家內(nèi)申請專利，預(yù)計在今年底前將獲得在歐美等世界主要國家的專利證書。他說，盡管這項波蘭專利具備了產(chǎn)業(yè)化的條件，但最終能否取得成功，取決于能否順利地投入產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。他說，在2012年，世界各國共有3520項有關(guān)石墨烯的研究申請了專利，但因為大都沒能投入產(chǎn)業(yè)化而留在了實驗室里。由于波蘭市場和企業(yè)規(guī)模的限制，波蘭國內(nèi)企業(yè)缺乏將這項波蘭專利投入產(chǎn)業(yè)化的條件，而受歐債危機的影響，很多歐洲跨國企業(yè)的投資能力也受到很大影響，導(dǎo)致這項專利目前仍然待字閨中。他說，這項波蘭專利的最好歸屬，或許是巨大的中國市場和充滿活力的中國企業(yè)。斯圖賓斯基博士此時也插話說，他對與中國企業(yè)的合作充滿期待。他特意請本報記者轉(zhuǎn)告中國企業(yè)，可能的合作方式絕不是僅局限于出售專利，而是既可以與中國企業(yè)聯(lián)合研發(fā)石墨烯新產(chǎn)品，也可以共同合作對企業(yè)的既有產(chǎn)品進行升級換代，讓石墨烯材料盡早造福人類。
