2010年，英國曼徹斯特大學的物理學家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫因從事石墨烯的研究并揭示了其性質(zhì)而獲得當年的諾貝爾物理學獎。這使得早在2004年就已經(jīng)面世的石墨烯成為科技領(lǐng)域新的熱點。由于具有高導電性、高強度、極輕薄等優(yōu)勢，石墨烯在電子、航天軍工、生物、新能源、半導體等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用潛力，被稱作可能改變世界的“神奇材料”。
隨著批量化生產(chǎn)和大尺寸難題逐步突破，石墨烯的產(chǎn)業(yè)化步伐正在加快，國內(nèi)外相關(guān)機構(gòu)的科研投入力度也在上升，市場關(guān)注度隨之升溫。今年以來，海內(nèi)外涉及石墨烯概念的公司股價普遍實現(xiàn)了兩位數(shù)以上的漲幅。
改變21世紀的新材料
2004年，海姆和諾沃肖洛夫首次成功分離出只有一個碳原子厚度的單層石墨薄片，即石墨烯材料。這種材料被證實是世界上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的最薄、最堅硬的物質(zhì)。把20萬片石墨烯薄膜疊加到一起，也只有一根頭發(fā)絲那么厚，但其硬度卻是鋼鐵的200倍。不止如此，這種材料還具備極好的透光性、導電性和導熱性，是最理想的電極和半導體材料。
自石墨烯被發(fā)現(xiàn)以來，研究人士一致努力開發(fā)這種材料的商業(yè)用途，如替代晶硅應(yīng)用在芯片領(lǐng)域，制造鋰離子電池負極材料以及超級電容器，制造可彎曲觸摸屏等。
此前，據(jù)報道,美國麻省理工學院已經(jīng)成功研制出一種表面附有石墨烯納米圖層的柔性光伏電池板，并稱這項技術(shù)能夠極大降低制造透明可變形太陽能電池的成本。該機構(gòu)研究人員指出，利用石墨烯制造出來的太陽能電池未來有望被廣泛用于如夜視鏡、相機等小型數(shù)碼設(shè)備當中。
韓國三星公司的研究人員也已制造出由多層石墨烯等材料組成的透明可彎曲顯示屏。數(shù)據(jù)顯示，2013年全球?qū)κ謾C觸摸屏的需求量大概在9．65億片，產(chǎn)值超過130億美元。到2015年，平板電腦對大尺寸觸摸屏的需求也將達到2．3億片，這為石墨烯的應(yīng)用提供了廣闊的市場。
另據(jù)英國《每日郵報》在線版日前消息，美國科學家最近研發(fā)出一種以石墨烯技術(shù)為基礎(chǔ)的“超級電容器”，其充電速率遠遠高于普通電池，用其為一部iPhone手機充滿電僅僅需要5秒鐘。該研究小組稱，正在積極與配件生產(chǎn)企業(yè)聯(lián)系，推動該產(chǎn)品的市場化發(fā)展。
中國科學院預(yù)計，到2024年前后，石墨烯器件可望替代CMOS（互補金屬氧化物半導體）器件，應(yīng)用領(lǐng)域包括納電子器件、光電化學電池、超輕型飛機材料等。英國曼徹斯特大學工程與自然科學學院院長貝利表示，石墨烯有可能徹底改變目前數(shù)量龐大的各種應(yīng)用，“從智能手機和超高速寬帶，到藥物輸送和計算機芯片”。
“石墨烯將徹底改變21世紀。”在石墨烯的“誕生地”曼徹斯特大學，研究人士們這樣預(yù)言。
初步攻克產(chǎn)業(yè)化障礙
目前，全球各國都瞄準了石墨烯商機，紛紛加大研發(fā)支持力度，嘗試推進石墨烯應(yīng)用的商業(yè)化。1月28日，歐盟委員會宣布將石墨烯和人腦工程兩大科技入選“未來新興旗艦技術(shù)項目”，并分別設(shè)立專項研發(fā)計劃，每項計劃將在未來10年內(nèi)分別獲得10億歐元的經(jīng)費。
英國也在推進這一進程。日前英國政府表示，將投資6100萬英鎊建立國家石墨烯研究所（NGI），意在推動石墨烯在未來幾十年里從實驗室進入生產(chǎn)線和市場。
從生產(chǎn)角度看，石墨烯的生產(chǎn)原料為石墨，在中國儲量豐富，價格低廉。但由于納米尺度的特征，批量化生產(chǎn)和大尺寸生產(chǎn)成為石墨烯大規(guī)模商用的最大阻礙。不過最新的研究成果已經(jīng)有所突破。
2012年9月，位于浙江省慈溪市的寧波墨西科技有限公司年產(chǎn)300噸石墨烯項目正式開工建設(shè)。這是全球首條石墨烯生產(chǎn)線，該生產(chǎn)線的設(shè)立將使得石墨烯的制造成本從5000元/克降至3元/克，解決了這種材料的量產(chǎn)難題。
在實現(xiàn)低成本量產(chǎn)后，批量應(yīng)用成為重要一環(huán)。今年初，中科院重慶綠色智能技術(shù)研究院宣布，利用化學氣相沉積法成功制造出國內(nèi)首片15英寸的單層石墨烯，并成功地將石墨烯透明電極應(yīng)用于電阻觸摸屏上，制備出了7英寸石墨烯觸摸屏。2月末，該研究院宣布與上海南江集團簽約，共同推進大面積、單層石墨烯項目產(chǎn)業(yè)化，力爭在一年時間內(nèi)形成1000萬片大面積、單層石墨烯的生產(chǎn)能力，估計產(chǎn)值上億元人民幣。
投資熱度升溫
資料顯示，目前全球有200多家公司涉及石墨烯的相關(guān)研究和開發(fā)，其中不乏IBM、英特爾、美國晟碟以及三星等科技巨頭。而在產(chǎn)品專利數(shù)量上，中國和美國遙遙領(lǐng)先。對石墨烯行業(yè)有較深研究的英國科技策略機構(gòu)劍橋知識產(chǎn)權(quán)公司（Cambridge IP）的最新數(shù)據(jù)顯示，截至2012年底前英國企業(yè)和院校的石墨烯相關(guān)專利共有54個，中國的相關(guān)專利數(shù)量是其40倍，美國是其30倍。
在這家機構(gòu)新近發(fā)布的排行榜上，目前全球最大的10個石墨烯相關(guān)專利持有機構(gòu)分別是IBM、韓國高級科技儀器公司（KAIST）、韓國科技儀器公司（KIST）、萊斯大學、三星、美國晟碟、清華大學、韓國成均館大學、美國施樂公司、浙江大學。劍橋知識產(chǎn)權(quán)公司董事長唐諾克表示，過去幾年中，亞洲地區(qū)特別是韓國和中國的石墨烯專利活動顯著增加。
隨著石墨烯的產(chǎn)業(yè)化進程推進，市場對其關(guān)注度日趨升溫。海外相關(guān)上市公司中，德國的愛思強（NYSE:AIXG)主要生產(chǎn)半導體行業(yè)用金屬有機物化學氣相沉積設(shè)備，這家公司的股價今年以來上漲15%。擁有在印度和中國市場出售石墨烯產(chǎn)品子公司的韓國朝華集團 ( 009830.KS)今年以來股價上漲13.4%。
值得一提的是美國的CVD設(shè)備公司（NASDAQ:CVV）。這家公司是美國首個量產(chǎn)石墨烯的上市公司。2010年5月，這家公司與哥倫比亞大學附屬的石墨烯實驗室簽署合作協(xié)議，由該公司造的石墨烯材料和產(chǎn)品將通過石墨烯實驗室負責在全球銷售。2011年這家公司的收入和每股盈利都實現(xiàn)翻番。由于大部分業(yè)務(wù)與石墨烯相關(guān)，CVD設(shè)備公司的股價自2010年6月底開始狂飆，到2010年9月底的三個月內(nèi)從每股3.1美元躥升至每股13.5美元，漲幅超過三倍。該公司股價今年以來的漲幅接近15%。
在國內(nèi)A股市場上，石墨烯概念股也頻頻受到資金追捧，特別是美國研究出“超級電容器”的消息在近兩日掀起小高潮。年初至今，中國寶安（000009）股價已累計上漲14.4%，金路集團（000510）上漲52%，方大炭素（600516）上漲28%，力合股份（000532）上漲30%。
