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石墨烯產業化：摸著石頭過河

走進嘉興中易碳素7000平方米的工廠，整齊排列著幾十臺燒結高導熱石墨膜的高溫爐和低溫爐。這些爐子生產的是用於制作手機等電子產品散熱膜的原材料。

石墨烯是人類發明的第一種單原子的二維碳膜材料。只有一層原子，電子的運動被限制在一個平面上，為它帶來了全新的電學屬性。它的導電性強、可彎折、機械強度好，看起來頗有未來神奇材料的風範。

2012年，因石墨烯而獲得諾貝爾獎的康斯坦丁·諾沃肖洛夫(KonstantinNovoselov)和他的同事在《自然》雜誌上發表文章，討論石墨烯的未來。他認為作為一種材料，石墨烯“前途是光明的、道路是曲折的”。雖然將來它也許能發揮重大作用，但是在克服幾個重大困難之前，這一場景還不會到來。

更重要的是，考慮到產業更新的巨大成本，石墨烯的好處可能不足以讓它簡單地取代現有的設備——它的真正前景，或許在於為它的獨到特性量身定做的全新應用場合。

導熱性：手機上的應用

這究竟是一種怎樣的材料?

石墨烯在可見光下透明，但不透氣，這些特征使得它非常適合作為保護層和透明電子產品的原料。如果再加上超級電容、信息存儲器件、高性能複合材料，到催化劑載體、藥物輸送等，那簡直就是可以改變世界的發明。

在生產車間里，15條人工合成石墨生產線月產能可達6萬平方米。這些燒結完畢的原材料進行壓延、背膠、覆膜、模切成型加工後，最終被制成一塊塊手機蓋大小的薄膜，用來貼在手機屏幕、屏蔽罩、中框、後蓋、電池上，實現散熱功能。

在2011年創立這家致力於特種功能材料研發的企業之前，中易碳素創始人CEO李平在中國電信上海研究院工作。在高導熱石墨膜的應用領域，中易碳素從大尺寸石墨膜、連續卷材、多層複合石墨膜等方面進行研究創新。

針對最新的石墨烯概念，李平表示，中易碳素一直在持續跟蹤和投入研發，行業首創的石墨烯量產化產品石墨烯散熱膜即將作為高導熱石墨膜的升級換代產品正式推向市場，記者在現場看到，石墨烯散熱膜最薄厚度可以做到5微米，遠遠突破了高導熱石墨膜25微米的常規厚度，同時，石墨烯散熱膜具有更加強大的導熱性能。目前，石墨烯散熱膜已經實現了原材料制備、表面化學修飾、分散、成膜、後道模切加工等全生產流程的打通。

不過隨著智能手機行業的飽和，整個行業都面臨訂單的下滑。李平表示：“今年上半年情況特別糟糕，很多客戶訂單都削減了80%。但是下半年開始好轉，有望與去年持平。明年有了新產品就好多了。在這個行業，只有不斷保持創新，研發出新品，才能夠不讓自己被市場淘汰。”

生物相容：檢測試劑與植入骨骼

李平對記者表示，公司也在和中科院、同濟大學、華東理工大學等院校和研究機構合作，希望開拓石墨烯未來更多的應用領域。“生物醫療是我們非常關註的領域，尤其是石墨烯在生物傳感及檢測領域的應用，石墨烯具有非常強的熒光猝滅效應，可以使傳統的生物檢測方法靈敏度提高2到3個數量級。目前最主要的挑戰是安全性評估，尤其是石墨烯這種納米材料輸入人體後，可能會與蛋白質等發生反應，影響新陳代謝，或者導致細胞雕亡，這些都還需要大量的工作。”

李平所說的產品，是用石墨烯的生物相容性來生產檢測試劑。他說：“化學修飾是關鍵。由於氧化石墨烯富含羥基、羧基、環氧各種活性含氧基團，有很好的生物相容性，可以通過量子點表面特異性化學修飾，通過納米自組裝技術設計特別的DNA或核酸探針，針對某些蛋白質產生電化學反應或者熒光能量共振，從而快速診斷。就像抗體和抗原、生物素和親和素、DNA的堿基配對，都是特異性很強的。”

這一想法，和此前萊斯大學(RiceUniversity)物理學家Ching-HwaKiang的想法相一致。Kiang和他的朋友JamesTour通過將碳納米管解壓的方式制成石墨烯納米帶(GNRs)。GNRs是一種長度超過寬度幾千倍的條狀材料。這種材料的形狀，造成了其類似於蛋白質和DNA的性質。這就意味著，可以通過這種材料觀察蛋白質的折疊狀態。研究人員發現，GNRs像DNA和蛋白質一樣，在溶液中可以自發形成皺紋和循環，也可以形成螺旋體、皺紋或環繞。

這種材料未來很可能會被官能化修飾，用來和DNA、蛋白質，甚至是細胞結合使用。有了這樣的材料，未來生物分子檢測和分子醫學都將成為可能。同時也可能以用於DNA測序。這種材料可能會多方面地改變生物醫學的其他領域。

近期，萊斯大學的科學家又在嘗試焊接納米薄片以形成堅韌的多孔材料。研究人員通過實驗發現，聚焦的離子束顯微鏡圖像顯示出一塊焊接在一起的3D石墨烯層。該材料符合骨植入標準所必需的生物相容性和材料性能。

萊斯大學材料實驗室的科學家PulickelAjayan和同事在美國得克薩斯、巴西和印度等地使用放電等離子體燒結焊接石墨烯氧化物的薄片，其機械性能與生物相容性能和鈦相媲美，成為一個標準的骨替代材料的多孔固體。

這項發現發表在《先進材料》論文里。研究人員相信他們的技術將能夠創造出高度複雜的石墨形狀，而且只需要幾分鐘，他們認為這種工藝會比​​特種金屬加工更容易創造出特殊材料。

“我們開始思考骨植入，因為石墨烯是最有趣的材料之一，它能創造出許多可能性，因為它具有一般的生物相容性。”萊斯大學博士後研究助理ChandraSekharTiwary對《第一財經日報》記者表示。Tiwary也是論文的共同第一作者。另一名第一作者DibyenduChakravarty來自印度海得拉巴粉末冶金新材料研究中心。Tiwary說：“四件事情很重要：機械性能、密度、孔隙率和生物相容性。”

新型的3D打印材料

研究人員通過改變納米級的焊縫上的電壓來控制材料的密度。雖然實驗在室溫下進行，研究人員還把燒結溫度提高到200至400攝氏度以制成各種密度的石墨烯的固體。Tiwary表示：“實驗證明在300℃局部溫度能夠得到最好的樣品。”

在美國明尼蘇達州高科技納米制造公司海思創(Hysitron)同事的幫助下，研究人員通過與一個掃描電子顯微鏡連接反複測試二至五層接合石墨烯的承載能力，並發現它們在70微牛(micronewtons)的壓力下仍然很穩定。此外，他們還在得克薩斯大學MD安德森癌癥中心研究人員的幫助下，成功地在該石墨烯材料上培養出細胞，顯示了其生物相容性。令人驚喜的是，研究人員還發現了燒結過程具有去氧化功能，能夠使得氧化石墨烯薄片變成純雙層石墨，這使得它們比單層石墨或石墨烯氧化物具有更加穩定的能力。

Ajayan表示，這個實驗證明了如何使用常規的技術來制成非常規的材料。但是一個重要的前提是，二維材料能夠量產制成密度和強度都合適的3D材料。“二維材料的好處是它能夠在很大的表面積上實現連接，你只要去克服一個小小的活化能，增加焊接強度。”Ajayan說，“納米積木之間的工程結構和強大的接口是實現這些目標的最大的挑戰，但在這種情況下，放電等離子燒結似乎是有效的加入石墨烯片並制作成3D石墨材料的方法。”

Tiwary還表示，放電等離子燒結在工業上一般與陶瓷一起被用來制造複雜的零件。“該技術采用高脈沖電流把焊片瞬間連接起來。你只需要高電壓，不需要高壓或者高溫。”他說，他們制作的材料近50%是多孔的，密度只有普通石墨的一半，只有金屬鈦的四分之一。但它有足夠的抗壓強度——40兆帕，這樣能符合骨植入​的要求——骨骼中的扭力可以使得它在水中也不會溶解。

此前有傳聞稱諾基亞未來新手機將會使用石墨烯感光元件，傳感器將由臺灣富士康生產。新手機將會是諾基亞和富士康聯手的第一款產品。對此，新加坡南洋理工大學的研究人員表示：“石墨烯感光元件制成的攝像頭對光線的敏感程度比普通的CMOS要強1000倍，但同時價格也要高5倍以上。”不過該研究人員同時表示，諾基亞著眼於提高感光元件在強光和弱光的成像品質，選用全新的感光元件。如果成功，將會給業內造成巨大的沖擊。

不過隨著技術的成熟，新材料的成本也將大幅降低，石墨烯3D打印材料就是一個很好的證明。就在上個月，知名石墨烯企業、倫敦上市公司HaydaleGrapheneIndustries(HGI)全資子公司HaydaleCompositeSolutions(HCS)宣布將與熱塑性3D打印線材生產商Filamentprint公司及Fullerex公司共同合作，推廣和銷售石墨烯增強聚乳酸(PLA)線材應用於3D打印。據了解，這款全新的3D打印線材將會在本月舉辦的TCT增材制造展會上正式露面。

目前這種3D打印材料已經在幾家大型3D打印公司進行了使用並取得了良好的反響。HCS公司董事總經理GerryBoyce發表聲明稱：“我們非常興奮能夠為3D打印應用開發出石墨烯增強的熱塑性材料。這些新材料擁有諸多優點，包括能夠使零部件更硬、更強、更快!一直以來，打印速度就是阻礙3D打印技術得以大規模應用的障礙。一想到未來能夠直接根據CAD制造出結構性部件的前景就讓我們無比激動。”

除了推出其第一款商用石墨烯增強PLA線材之外，該公司也正在研究包括ABS、尼龍和PP(聚丙烯)材料在內的石墨烯增強3D打印線材。此外，這兩家公司也可以根據客戶需求開發出定制的石墨烯增強熱塑性線材，以滿足特定的產品要求。

諾貝爾獎物理學獎得主、英國曼徹斯特大學教授康斯坦丁-諾沃肖洛夫曾在今年的MWC移動通信大會的石墨烯專場上指出：“石墨烯和其他的二維材料擁有獨特的性能，它們可以為可彎曲和透明的電子設備提供基本的形態。最早的應用之一是在印刷型電子產品中的二維材料應用，接下來將在移動的印刷型電子設備中有所應用。”

不過，石墨烯的應用在整個行業都還沒有一個清晰的途徑。“我們接觸過很多高等院校的教授，他們也寫過一些比較有意思的論文，但問題是他們不了解產業和市場，從研究到產品是一個極其複雜的過程，石墨烯一定要變成一種電子元器件才有它的實際應用價值。在實驗室里成功的案例，未必拿到生產線上就可行。”李平對記者表示，“我們還是要依靠自己的研究人員進行研發，結合整個產業的發展和需求，但是剛開始產品成本是個問題。”

空有產能銷量低迷 石墨烯產業鏈脫節

作為21世紀最具顛覆性的新材料，自誕生之日起，石墨烯就成為科技界和資本界追逐的熱點，而其所承載的贊譽和爭議一樣多。

石墨烯是由碳原子組成的只有一層原子層厚度的二維晶體，作為唯一的二維碳材料，結構的特殊性也讓其在性能上呈現出其它碳材料所不具備的優勢——強度高、韌性強、透光率高、重量輕、導電性佳、導熱性優。

制造之難

在中科院上海微系統所(下稱“中微所”)研究員丁古巧看來，獨特的結構帶來的優異性能從某種程度而言也成為石墨烯材料普及的制約因素。“從材料結構而言，單個碳原子層組成的二維材料，沒辦法單獨使用，而石墨烯自身化學鍵飽和，又很難和其他材料複合。”丁古巧向《第一財經日報》介紹道。

丁古巧所在的課題組從2009年就開始進行石墨烯材料的基礎科學研究，不斷追求更環保、更高質量、規模化的石墨烯材料制備技術，在從通常使用的強氧化技術，逐漸發展到少使用或不使用強酸強氧化劑的機械剪切剝離技術。

這種剝離工藝和英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫最初從石墨材料中分離出石墨烯的方法如出一轍，即利用每個原子層之間相對微弱的結合力，用透明膠帶粘住石墨片層的兩面，反複粘貼撕開，直到獲得只有一層原子厚度的石墨烯。

看似簡單的提取方式雖然可以獲得高品質的石墨烯，但石墨烯的大小只能靠運氣且很難實現量產，因為1毫米厚的石墨薄片就能剝離出300萬層石墨烯。除此之外還有氧化還原法、化學氣相沈積法、超聲剝離法等。

“多數化學方法制備的石墨烯，並不是純石墨烯，其實質為多層的石墨堆積，產品質量無法得到保障;化學氣相沈積制備石墨烯薄膜成本高，成品率低，難以進行批量化生產。”弗若斯特沙利文全球合夥人兼大中華區總裁王昕博士告訴《第一財經日報》。

目前的石墨烯主要有兩種形態，一種是石墨烯薄膜，一種是類似炭黑的石墨烯粉體，兩者的應用方向也不盡相同。薄膜形態的石墨烯已經可以大規模生產，包括重慶墨希科技有限公司、常州二維碳素、無錫格非等公司。

但石墨烯粉體則是爭議最為集中的領域。一些公司和機構將單層和多層混為一談，將厚度遠遠超過10個原子層的石墨烯微片或石墨烯納米片也稱為石墨烯。“目前國內很多公司號稱可以做100噸、 500噸甚至上千噸，誇大成分比較大，且大部分並不是真正的石墨烯，非專業人士很難分辨清楚。”丁古巧說道。

科研和產業未有效銜接

目前我國的石墨烯生產企業已經超過百家，尤其在常州、青島、重慶、無錫、深圳等地形成了產業集群。但與海外三星、IBM、諾基亞、英特爾、陶氏化學等大公司推動產業化應用不同，中國的石墨烯生產多集中於中小型公司，大型企業較少參與。

但推至科研角度而言，中國在石墨烯研究處於世界領先位置。根據中華人民共和國知識產權局、Wind數據庫資料，2015年中國專利申請數量達7925個，居全球第一。而從專利布局來看，企業和學校總占比達80%以上，公司占比低於學校，產業化進程提速有限。

而在王昕的觀察看來，“我國雖然科研人員和成果數量大，但高精尖的原始科研成果還較少，大多采用跟蹤研究的方法，重大創新還比較少，研究成果還主要集中在基礎研究領域，高端應用技術還相對薄弱。”

空有產能 銷量低迷

更為值得關註的是，應用技術突破難導致產業鏈下遊尚未形成，很多宣稱能夠生產上百噸石墨烯的公司，空有產能，卻很難賣出產品。

目前，國內能夠規模化量產的石墨烯公司只有少數幾家。記者查詢了各家官網公開資料，如常州第六元素材料科技股份有限公司2013年11月，一條年產100噸氧化石墨(烯)的自動化生產線宣布投產，並預計2016年可年產1000噸粉體石墨烯，銷售收入超過6億元。

但根據2016年年中業績報告，2016年上半年凈利潤為-1367.27萬元，比去年同期下降38.83%。石墨烯粉體收入增加約122.71萬元，觸摸傳感器收入增加了322.77萬元，雖然產品下遊市場應用逐步打開，但銷售遠不及預期。而常州二維碳素材料有凈利潤-521.4萬元，青島華高墨烯明細利潤-283.8萬元。

空有產能，投入大量資金於設備、人員，卻很難賣出產品，成為我國石墨烯生產的尷尬現狀，由於下遊需求未起，大部分石墨烯企業目前仍無法找到穩定的商業模式和盈利模式。

在石墨烯行業專家看來，雖然從2015年開始下遊廠商對於石墨烯的應用積極性大幅提升，但目前市場上大部分下遊企業家對於石墨烯還停留在概念上，並不清楚怎麽使用。

“不少企業購進石墨烯材料等相關產品後，不針對產品特性進行加工工藝的改變。在這種情況下，石墨烯材料即使品質再高，也難以發揮其優越性，造成‘材料好、用不好’的現象屢屢出現。”王昕表示。

此外，從新材料到新產品轉變的周期較長，下遊企業必須確保添加石墨烯材料的產品具有穩定性。拿電池生產企業舉例， 一批產品約需3個月出試驗結果，同款產品要做5～6批穩定性試驗才能確定其穩定性，決定是否導入。

“石墨烯的成本過高、在鋰電池中工藝特性不兼容等問題，使得‘石墨烯電池’這個技術接近於不存在。”王昕直言。

此外，一些企業粗制濫造生產的東西沒有人要，到處忽悠，使得市場對石墨烯的認知模糊，而當不成熟的產品盲目投放到市場，會帶有很大潛在風險，同樣是以電池生產為例，使用安全性究竟如何仍需要不斷測試。

產業化路徑

在石墨烯產業化方面，國外大公司的推動力量尤為明顯。以韓國為例，由於石墨烯在三星的主營業務領域均有著重大的應用前景，因此對於石墨烯的研究應用極為重視，不僅成立了自己的研發中心，還和韓國成均館大學合作，積累了大批石墨烯相關的技術專利。

而在美國擁有IBM、英特爾、波音等大公司，有利的創業環境催生了眾多小型石墨烯企業，形成了較為完整的產業鏈，覆蓋從制備及應用研究到石墨烯產品生產，直至下遊應用全環節，加速了石墨烯的產業化和應用進程，產業布局呈多元化。

在中國“企業+研發機構+孵化器+加速器”的發展模式尚在摸索起步階段，石墨烯產業化技術路線和產業化路線及產業發展的階段目標、重點任務、重大工程等仍需要進一步明確。

下遊應用反饋到科研方面，下遊應用商到底需要什麽性能的產品，能夠接受的價格是怎樣，想要應用於哪些領域，科研機構才能更具針對性地進行研發。

“只有得到下遊應用需求的支撐，石墨烯產業才能真正散發出生命力和可持續性。”王昕表示。

石墨烯虛火 90%公司 預計被淘汰

與明星材料石墨烯沾邊的企業，近期股價大漲，甚至一度漲停。但自從2004年被發現以來，石墨烯至今並沒有如科學界所預言“掀起一場席卷全球的顛覆性新技術、新產業革命”。

“石墨烯產業發展目前仍主要停留在研發階段，政策導向對當地石墨烯產業發展具有重大的甚至是決定性的影響，也引導著政府和產業資金的流向。”在青島舉辦的2016年中國國際石墨烯創新大會上，東旭光電副總經理、碳源匯谷董事長王忠輝直言。

雖然石墨烯因其獨特的優點被廣為看好，應用前景十分廣闊，但是多數投資機構仍然因看不清趨勢，搞不懂狀況，而謹慎出手。“前期風險較大，技術發展不是很順利，在前面的階段見到曙光是非常不容易的，堅持到終點的也基本上就剩半條命了。”王忠輝告訴《第一財經日報》記者。

直到2015年習近平主席參觀曼徹斯特大學國家石墨烯研究院，並充分肯定了石墨烯，政府隨之出臺了一系列相關政策，在政策和資本的雙重驅動下，石墨烯領域小有成果，進入石墨烯的投資機構越來越多。

“越來越多的產業往里面湧，包括講故事的，但現在還處於概念普及階段。”深圳力合天使創業投資管理有限公司(下稱“力合天使”)總經理張東寶向《第一財經日報》表示。力合天使從2009年開始投資石墨烯領域，先後投資了常州第六元素材料科技股份有限公司、常州二維碳素科技有限公司、深圳烯旺智能服飾科技有限公司。

炒概念不會長久

獲取單層石墨烯的制備難度非常高。目前，國內能夠制備出單層石墨烯的企業屈指可數，絕大多數是兩層、三層甚至是多層石墨烯，從嚴格意義上講，並不能稱之為“石墨烯”。

很多企業存在炒概念的嫌疑，畢竟石墨烯這一新興材料具有廣闊前景，加之國家政策扶持，因此該領域成為一些投機者的撈金池，近期就有一些企業因涉及石墨烯而股價大漲。

“小企業、上市公司都有炒作嫌疑，整個市場處於狂熱的狀態，新生市場出現濫竽充數的情況也是可以理解的。但長久而言，只有把石墨烯定位成產業升級和轉型的新方向，才能真正有所突破。”王忠輝告訴《第一財經日報》。

隨著國家層面的不斷支持，中國石墨烯產業發展取得了很多成績，截至2015年，我國申請的石墨烯專利技術已約占全球石墨烯專利技術的三分之一，並且相繼推出了高品質石墨烯制備、石墨烯基鋰電池、石墨烯柔性顯示屏、石墨烯防腐塗料等產品，但也存在著石墨烯制備品質不高、產品同質化嚴重、缺乏實質性應用突破等一些關鍵問題。

下遊應用乏力

石墨烯發展的核心在於下遊應用，但目前來看，下遊應用市場以高校和科研機構的小規模實驗為主，市場需求不足，難以推進研發制備技術提高。目前，石墨烯下遊需求端並沒有打開，然而企業有向原材料生產紮堆的趨勢，一方面可以加強原材料的量產，另一方面，又會造成供給遠遠大於需求。

力合天使投資的一家公司主要生產發熱理療產品，能夠滿足其需求的石墨烯薄膜生產商僅有兩三家。“那麽多生產原料不知道往哪用。如果能找到應用方向會非常好，如果只是為了迎合投資者，產能再多也是沒意義的。沒有應用，一切都是瞎掰。”張東寶告訴《第一財經日報》記者。

科研和產業存在脫節，應用端企業和制備企業也沒有很好地連接，打通整個產業鏈形成產業閉環勢在必行。“加強科研院所和企業互動，真正讓科研院所的研發方向和研發成果與企業發展的實際訴求形成良好匹配、研以致用。”王忠輝強調。

低端應用降低產業門檻

國外一些大企業像三星、IBM、諾基亞、英特爾等都積極布局石墨烯產業，推動石墨烯研發和應用，與國外不同，我國少數龍頭企業雖然也關註到了石墨烯領域，但中小企業居多。

在張東寶看來，大企業的定位相對高端，研發成果不易顯現。小企業的決策機制更為靈活，但受限於資金規模，小企業不太穩定，風險會更大，“一百家剩兩三家就不錯了，很多項目一看就判死刑了，很多投資石墨烯制備的都不太行。”

由於資金問題，從事石墨烯材料的小企業多從難度較小的應用做起，低端應用難度相對較小，更容易實現生產。在王忠輝看來，“適度的挑戰性是必要的，如果太過低端就會拉低產業形象，降低產業門檻。”

“目前國內企業中除了兩家企業實現了應用於LED行業的石墨烯產品的小規模生產外，其余研究機構及企業均只能小批量生產，產品也主要用於研究機構的研究，且應用主要集中在複合材料、觸摸屏等少數應用，半導體等高端應用尚未開發。”弗若斯特沙利文全球合夥人兼大中華區總裁王昕博士告訴記者。

技術是最大風險

投資石墨烯產業，技術是最大的風險。當前存在魚龍混雜的現象，各家企業自吹自擂，鑒別真假還需要一段時間。其次，資金方面也存在風險，很多小型企業因資金問題無法持續發展。

“企業規模小，所以沒有人敢投，然而缺乏資金又會導致企業規模小，這會形成惡性循環。”王忠輝呼籲更多的龍頭企業進入，“開始的時候燒錢沒關系，最終這個產業是要靠燒錢做起來的，扛得起失敗才行。”

商業模式也是投資人看重的關鍵因素。張東寶向《第一財經日報》表示：“我們想把項目、基金和人連接在一起，投資看重的還是技術和商業模式，有很多創業者不懂商業模式，定位不夠清晰。”

未來投資方向

在張東寶看來，我國的大企業分為國企和混合所有制企業，國企涉足石墨烯領域需要決策和審批，相對動力不足;而民營企業都有各自的業務出發點，更多地考慮投入產出比。目前已有公司嘗到了甜頭，未來會有越來越多的大公司參與到石墨烯領域。

作為天使投資人，張東寶更看好中小企業。“中小企業決策快，機制體制更加靈活，但是太多的創業項目是看不到希望的，創業者需要理性考量，畢竟優秀的項目還是極少數的。”張東寶坦言。

對未來石墨烯領域的投資趨勢，王忠輝認為要形成多層次的投資體系，“如果大家都在快看到曙光的時候才投，就會導致很多企業在見不到曙光的時候就死掉了。”

在國家的基礎研發層面，要有相應的資金對接，開發共性的技術，攻關一些難點。當企業的技術已經成熟需要繼續發展的時候，再做大就需要更多的產業資本進入，各個環節都需要資金，只是需求的量有所不同，投資類型也有所不同。

石墨烯醫療應用還沒走出實驗室

被譽為“新材料之王”的石墨烯，不僅在電子產品、新能源電池、航空航天領域引起社會的關註，在醫療領域也被視為引發下一次醫療革命的關鍵。

近日，捷克奧洛穆茨大學的科研團隊宣布利用石墨烯研制出了世界上最小的金屬磁鐵，可以應用於核磁共振成像、水處理、生物化學和電子等多個領域。鑒於石墨烯更大表面積、生物適應性、化學穩定性等特征，在藥物傳送、癌癥治療和生物傳感等方面，石墨烯被寄予厚望。

體外檢測

生物傳感是一項正在快速發展的新技術，在醫學應用中，利用石墨烯作為傳感器進行體外檢測是重要的研究和應用方向。

“目前，石墨烯在醫療領域的研究剛剛起步，部分停留於理論層面，少數可以實驗研究，只有作為傳感器進行體外檢測的功能有望推向產業化應用。”在青島舉辦的2016年中國國際石墨烯創新大會上，上海交通大學轉化醫學研究院副院長崔大祥接受了《第一財經日報》的獨家專訪。

石墨烯和其他納米粒子相結合，作為一種傳感器用於體外疾病檢測已經得到了臨床實驗的論證。上海交通大學的科研團隊在這方面取得了一定突破，他們實驗論證了呼氣檢測和唾液檢測的應用。

呼出氣體中的腫瘤標誌物或者疾病標誌物非常少量，因此對檢測的靈敏度要求極高。和傳統的常規檢測相比，石墨烯可以使檢測的靈敏度提高至少三個數量級，有些甚至可以達到單分子檢測。

據透露，崔大祥所在的團隊已經開發出了通過呼氣來檢測胃癌的傳感器，而且技術比較成熟，團隊將進一步研究肺癌和其他腫瘤的檢測。

“經過我們論證，呼氣檢測應該可以成為繼血常規、尿常規和大便常規的第四大常規檢測，呼氣更加方便，而且無創，隨時隨地、及時檢測身體變化。”崔大祥表示。

此前在2015年，湖北中醫藥大學納米生物傳感中心張國軍教授團隊與針灸骨傷學院王華教授團隊合作，用電化學方法在針灸針的針尖表面分別沈積金納米顆粒與石墨烯，構建納米針灸傳感針。

據悉，這樣的納米針灸傳感針不僅穩定性好，而且對PH敏感，對多巴胺等神經遞質也有良好的檢測靈敏度與選擇性，可用於機體多巴胺的檢測。

體內治療

除了體外檢測，目前的研究還涉及石墨烯用於藥物遞送載體、腫瘤治療、抗菌殺菌、人工植入設備等方面。但不可忽視的是體內治療應用目前仍處於早期階段，風險較大。“石墨烯醫療將最先應用在體外檢測，體內治療遙遙無期，很可能會死掉。”對於體內治療崔大祥表現得並不樂觀。

石墨烯可以用於藥物傳送，這主要得益於其較大的表面積允許將大量藥物傳送至體內的特定區域。石墨烯氧化物可作為一種抗癌藥劑來對抗特定癌細胞。配合當前的療法，可能使腫瘤收縮，遏制癌癥發展速度，以及治療後的複發。

實驗證明，石墨烯可以用作免疫組劑，輔助其他藥物提高治療效果。石墨烯和肌氨酸偶聯以後能夠激發體內的免疫細胞分泌更多的細胞因子，而細胞因子對腫瘤具有殺傷作用，而且對免疫力有明顯的提高。但是這項技術到人體應用仍然有一段距離。

“現在技術是可以做到的，最大的問題是安全性。”崔大祥表示。

由於石墨烯傳導性好，可以將它修飾在電極的表面，插到神經里，對老年癡呆等電刺激治療有一定的幫助。此前密歇根理工大學研究人員將石墨烯引入3D打印神經組織，開發出一種高分子材料來培養組織，利用石墨烯作為導電體。

在今年1月份，英國劍橋大學研究人員成功將石墨烯電極植入小鼠腦部，並直接與神經元連接。在研究人員進行實驗後發現，利用石墨烯材料制造的電極能安全地與腦部神經元連接，且連接後這些神經元可正常傳遞電波信號，將腦電波信號傳遞給外界，讓外界更為清晰明了地了解腦部活動並修複感知功能。

這項技術未來可用於修複截肢、癱瘓，甚至帕金森氏癥患者的感知功能，協助他們更好地康複，例如可以借助機械臂來接收腦電波信號，進行抓取動作。

不管是藥物傳送還是腫瘤治療，這些體內治療的應用還停留在實驗研究層面。石墨烯用於體內治療的安全性問題一直是該研究最大風險所在。一旦無法從體內排出，會進入到肝肺內部，對細胞形成刺激，引起病變。

“體外檢測會最先應用，由於安全性問題，體內應用除了做電極，其他載體應用可能會越來越少。如果不能證明在體內被降解或排泄，肯定也會死掉的。”崔大祥坦言。

華為有新突破！推出首個高溫長壽命石墨烯基鋰離子電池

據華為技術有限公司官方微信，近日，華為中央研究院瓦特實驗室在第57屆日本電池大會上宣布在鋰離子電池領域實現重大研究突破，推出業界首個高溫長壽命石墨烯基鋰離子電池。實驗結果顯示，以石墨烯為基礎的新型耐高溫技術可以將鋰離子電池上限使用溫度提高10℃，使用壽命是普通鋰離子電池的2倍。

華為瓦特實驗室首席科學家李陽興指出，石墨烯基高溫鋰離子電池技術突破主要來自三個方面：在電解液中加入特殊添加劑，除去痕量水，避免電解液的高溫分解；電池正極選用改性的大單晶三元材料，提高材料的熱穩定性；同時，采用新型材料石墨烯，可實現鋰離子電池與環境間的高效散熱。

“高溫環境下的充放電測試表明，同等工作參數下，該石墨烯基高溫鋰離子電池的溫升比普通鋰離子電池降低5℃; 60°C高溫循環2000次，容量保持率仍超過70；60℃高溫存儲200天，容量損失小於13%”， 李陽興表示。

這一研究成果將給通信基站的儲能業務帶來革新。在炎熱地區使用該高溫鋰離子電池的外掛基站工作壽命可達4年以上。石墨烯基鋰離子電池也將助力電動車在高溫環境下持久續航，以及無人機高溫發熱下的安全飛行。

華為石墨烯電池研究獲突破:壽命是鋰離子電池2倍

12月1日消息，近日，華為中央研究院瓦特實驗室在第57屆日本電池大會上宣布在鋰離子電池領域實現重大研究突破，推出業界首個高溫長壽命石墨烯基鋰離子電池。實驗結果顯示，以石墨烯為基礎的新型耐高溫技術可以將鋰離子電池上限使用溫度提高10℃，使用壽命是普通鋰離子電池的2倍。

華為瓦特實驗室首席科學家李陽興博士指出，石墨烯基高溫鋰離子電池技術突破主要來自三個方面：在電解液中加入特殊添加劑，除去痕量水，避免電解液的高溫分解;電池正極選用改性的大單晶三元材料，提高材料的熱穩定性;同時，采用新型材料石墨烯，可實現鋰離子電池與環境間的高效散熱。

“高溫環境下的充放電測試表明，同等工作參數下，該石墨烯基高溫鋰離子電池的溫升比普通鋰離子電池降低5℃; 60°C高溫循環2000次，容量保持率仍超過70%;60℃高溫存儲200天，容量損失小於13%”， 李陽興博士表示。

這一研究成果將給通信基站的儲能業務帶來革新。在炎熱地區使用該高溫鋰離子電池的外掛基站工作壽命可達4年以上。石墨烯基鋰離子電池也將助力電動車在高溫環境下持久續航，以及無人機高溫發熱下的安全飛行。

去年，華為瓦特實驗室在第56屆日本電池大會(The 56th Battery Symposium in Japan)上發布了5分鐘即可充滿3000mAh電池48%電量的快充技術成果，引起業界廣泛關註。據李陽興博士透露，華為快充電池已經商用，並將於今年12月底正式對外發布超級快充手機。

石墨烯抗菌防霧霾口罩研制成功 可阻擋96%PM2.5

據科技日報報道，記者在浙江大學常州工業技術研究院舉辦的新聞發布會上獲悉，該研究院的孵化企業——常州納美生物科技有限公司，依托浙大常州工研院納米醫藥研究中心暨常州市高新區諾貝爾獎工作站，成功研制出超強石墨烯PM2.5抗菌防霧霾口罩，經國家權威檢測部門檢測PM2.5過濾效率達96.4%，對大腸桿菌的抑菌率達99.8%。

該研究院科研管理部主任薛馳介紹，公司研發的新型多功能防護口罩采用最新型功能化石墨烯無紡布濾芯，具備超強的物理隔塵、PM2.5和PM10隔絕功能、抗菌性能，還可以過濾花粉和其他粉塵。其抗霾機理是利用石墨烯對PM2.5及以下的微小顆粒的吸附作用。尤其利用多層的石墨烯，可以牢牢地將微小顆粒“困住”。同時，石墨烯本身具有優良的抗菌性，其抗菌機理是石墨烯與細菌的細胞膜有強力作用，能切割細菌的細胞膜，並大量抽取細胞膜上的磷脂分子。

新方法可“喚醒”石墨烯超導性能 拓展應用範圍

一個國際團隊近日在英國學術刊物《自然·通訊》發表報告說，他們找到一種新方法來“喚醒”石墨烯的超導性，如果相關技術發展成熟，將極大地拓展這種材料的應用範圍。

據新華社報道，石墨烯是從石墨材料中剝離出來的、只由一層碳原子組成的二維材料。它具有輕薄、強韌、導電、導熱等性能，是被工業界寄予厚望的新一代材料。科學家一直相信這種材料可具有超導性，但此前還沒找到方法證實。

英國劍橋大學等機構的研究人員將石墨烯與一種名為“鐠鈰銅氧化物”的超導材料搭配展開實驗，成功“喚醒”了石墨烯中“沈睡”的超導性。實驗顯示，石墨烯呈現的超導性並非來自外部，“鐠鈰銅氧化物”的作用僅僅是作為一種輔助材料來激發石墨烯內在的超導性。

超導是指一些材料在特定條件下電阻完全消失的現象，這時電流在材料中流動會沒有損耗，不會出現能量損失和發熱。超導現象在電子產業等方面有廣泛應用前景，但相關技術離大規模實際應用還有許多問題要克服。

石墨烯作為超導體將打開很大的想象空間。據研究人員介紹，“被喚醒”後的石墨烯能夠用於制造超級計算機等方面。

北京碳世紀科技公司發布全球首款石墨烯五號電池

2月21日消息，據中新網報道，全球首款石墨烯鋰離子五號充電電池問世。從事石墨烯技術研發的北京碳世紀科技有限公司21日在北京發布這款石墨烯鋰離子五號充電電池。

與普通五號幹電池、充電電池相比，這款石墨烯電池可循環使用3萬次，能夠在零下45攝氏度至60攝氏度的環境下使用，普通電池無法達到這種性能。此外，該款電池能夠實現量產，當日的產品發布也代表其正式投入市場。

碳世紀董事長閆立群介紹說，此次該企業發布的電池是直接將石墨烯作為電極材料的骨架，以此增加正極材料強度。同時，讓石墨烯成為正極的“骨骼”，整體提升鋰電池壽命，提高微觀導電性和電池的安全性能。這是真正意義上在電池領域運用石墨烯的一個嘗試。

循環使用三萬次、能夠在零下45攝氏度的環境中使用等，均是石墨烯為電池賦予的新性能。據了解，普通鎳氫電池工作環境為零至40攝氏度，普通鋰電池工作環境為零下10攝氏度至40攝氏度。當電池在超出工作環境範圍溫度時，就會造成電池電壓過低、達不到電器用電要求，最直接的表現是關機或停用。

自2004年被科學家發現以來，針對石墨烯的研究已有12年。不過，作為“新材料之王”，人們期待石墨烯帶來的顛覆性改變尚未發生。盡管性能優於普通電池，但此次發布的五號電池也並沒有如一些人所期望的那樣實現極速充電，或者超大電量等革命性突破。

針對此前市場熱議的“充電8分鐘能跑1000公里”的“超級電池”，閆立群對中新社記者表示，這種說法來自於西班牙科學家，是實驗室里推導出的數據，在現實中根本無法想象。

東旭光電：“超極燈”點亮全球石墨烯創新大會向世界彰顯產業雄心

隨著16盞大功率LED燈的光束射向主席臺，東旭光電（000413.SZ）石墨烯應用新品“超極燈”瞬間點亮了2017中國國際石墨烯創新大會的現場。9月24日上午，中國石墨烯產業化應用和投資領軍企業東旭光電在2017中國國際石墨烯創新大會上正式推出其匠心打造的石墨烯散熱大功率LED照明系列新品——“超極燈”。這一應用石墨烯材料、並以智能模塊支撐智慧城市運營的系列照明產品一經發布，便迅速成為了本屆大會的明星產品。

“超極燈”新品發布會啟動儀式

國務院參事、國家發改委能源局原局長徐錠明、國家半導體照明工程研發及產業聯盟副秘書長馮亞東、浙江大學山東工業技術研究院院長曹衍龍、中國石墨烯產業技術創新戰略聯盟秘書長李義春、牡丹江副市長齊忠彥、棗莊市政府副秘書長孫永等行業內知名專家學者及政府領導參加了“超極燈”發布會，並到創新大會的東旭光電展廳——智慧城市體驗中心參觀，紛紛對公司石墨烯應用新品點贊。

李義春指出，東旭光電近年來相繼推出充電應用、照明應用等系列石墨烯應用落地產品，代表了國內石墨烯產業發展的主流，充分發揮了石墨烯在推動國內傳統產業轉型方面的重要作用。

東旭光電副總經理、石墨烯事業負責人王忠輝表示：“隨著東旭越來越多的石墨烯產品面世，廣泛的市場讓我們更加聚焦——石墨烯已經成為構建智慧城市的重要材料與基石。”

王忠輝宣講東旭光電石墨烯產業發展戰略

“超極燈”現場“打擂”

中國國際石墨烯創新大會是全球石墨烯最重要的會議之一，被譽為全球石墨烯秋季盛會。同期，大會還將舉行2017中國國際石墨烯材料應用博覽會，展示全球石墨烯前沿應用成果，助力產業化應用。

作為國內石墨烯產業化應用的領軍企業，東旭光電繼去年以全球首款石墨烯基鋰離子電池產品“烯王”實現產業化落地後，此次又以石墨烯散熱大功率LED照明系列新品“超極燈”的發布震動業界。

徐錠明參事參觀“超極燈”

媒體參觀東旭光電石墨烯智慧城市體驗中心

據了解，此次發布的新品是基於石墨烯的可逆液晶相變材料（RLCP）技術突破而實現的，其核心功效在於散熱和導熱。因此，東旭光電LED燈具的內置照明模組體積比傳統LED模組大幅縮小3/4，重量減少1/3，光效提升20%以上，且節電率提高20%-30%。如與傳統鈉燈相比，更可實現80%以上的節電率。

在現場演示環節，鈉燈、傳統LED燈、石墨烯散熱大功率LED燈一經啟動，東旭光電推出的“超極燈”產品亮度明顯更亮、配光也更加均勻。

據現場專業測量儀器顯示，現場測試的三款路燈的功率分別為125W、45W和31W，車燈的功率則分別為177W、36W和21W，即東旭光電的“超極燈”在功率遠低於其他兩款燈的前提下，取得了更好的光效。

“這個數據顯示他們之間的差距已經很大了。”陳威博士現場給我們算了一筆賬，一款31W的石墨烯散熱大功率LED路燈每年相比125W的鈉燈節省75%的能耗、更減少295KG的二氧化碳排放量；而一款21W的石墨烯散熱大功率LED車燈相比177W鹵素車燈節省38H充電時間，更減少222KG的二氧化碳排放量。

陳威博士現場主持“超極燈”打擂臺

“該技術具有較高壁壘，目前暫未發現市場上有同類技術出現。”東旭光電旗下明朔科技創始人陳威博士在產品發布會上自豪的表示，為應對不同需求，模仿傳統鈉燈黃光色譜推出的石墨烯散熱大功率LED黃光燈目前僅中國獨有，國內也僅東旭光電能夠實現。

據悉，東旭光電在黑龍江大慶市的路燈改造項目中已首次采用模擬傳統鈉燈光色的“全光譜黃光、高光效”石墨烯散熱LED模組。

值得關註的是，該“石墨烯散熱大功率LED模組”技術（產品）不僅獲得2016年度中國國際石墨烯創新創業大賽一等獎，還成功入選北京市發改委等七個部門聯合下發的節能低碳技術產品及示範案例推薦目錄、工信部全國電子節能環保重點推薦產品。近期明碩科技更是以該技術（產品）斬獲首屆iGlobal中澳創新創業大賽總決賽三等獎。

多元產品緊盯萬億市場

事實上，在此次發布之前，明朔科技的石墨烯散熱大功率LED照明系列新品就已得到市場認可和歡迎，並衍生出包括石墨烯散熱大功率LED路燈、車燈、工礦燈、汽車旅行燈甚至隧道燈等系列產品，幾乎遍布各類消費市場。

據了解，明朔科技目前已完成20萬盞石墨烯散熱大功率LED路燈升級改造，在北京、黑龍江、湖南、浙江、海南等省市完成樣板項目，其中北京城市副中心通州區路燈改造項目已成為全國標桿項目。

東旭光電以石墨烯“智聯”路燈構建智慧城市

除了日益多元的照明產品，東旭光電還將目標瞄準了智慧城市的構建，緊盯這一規模萬億的市場。該公司將石墨烯散熱大功率LED路燈定位為整個智慧城市的管理平臺，采用模塊化結構設計，並留有多個通用接口，可集成各種信息設備技術，具備智慧照明、WIFI熱點、環境信息采集、安防及道路智慧監控、信息發布、應急可視報警等多種功能，使得城市道路照明達到“智聯”狀態。

同時，東旭光電還在此次產品發布會上推出了“石墨烯智聯LED車燈”，可與智慧路燈互聯，共同構建智慧城市。另一方面，也有望與東旭光電的新能源汽車業務實現產業協同。

據悉，東旭光電在無錫鴻山物聯網小鎮、上海楊浦濱江已開始石墨烯LED路燈物聯網應用實踐，通過LoRa擴頻通訊技術實現單燈控制和對井蓋、垃圾桶以及停車的監控等物聯網場景應用。

豐富的產品線和優異的性能，使東旭光電系列產品在發布會備受追捧。大會現場，東旭光電與牡丹江市政府簽署了《石墨烯新材料產業基地合作協議》和《石墨烯大功率LED照明模組智能制造暨智慧城市運維項目投資合作協議》。根據後者，項目全部建成後將成為黑龍江省第一個集石墨烯新材料、節能環保、C2M定制化生產、大數據智慧城市控制平臺等概念於一體的智慧工廠。

同時，明朔科技還與中興克拉科技（蘇州）有限公司簽署戰略合作協議，雙方為共同開拓以石墨烯路燈為載體，以CLAA標準及產業鏈為基礎的LoRa物聯網市場，搶占市場高點，將就LoRa城市級物聯網覆蓋及應用項目展開合作。

此外，明朔科技還與著名學府浙江大學簽署合作協議，以浙大雄厚科研資源為依托，建立石墨烯路燈智能工廠“聯合實驗室”和“院士工作站”，從而在科技研發、技術轉移轉化等方面進行深度合作。

明朔科技與浙江大學簽署合作協議

東旭的石墨烯雄心

王忠輝表示，按照東旭光電宏大的石墨烯產業戰略布局，公司此次展出的系列新品和簽約的合作項目都將陸續落地，從而將公司的石墨烯產業化應用帶入一個嶄新階段。

事實上，東旭光電的石墨烯戰略規劃頗具雄心，早在2014年就開始在石墨烯領域進行周密布局，通過產業發展和投融資並舉的“內生+外延”雙輪驅動模式進行拓展。

3年前，東旭光電與北京理工大學就成立了石墨烯技術研究院，正式開啟石墨烯產業應用業務。2015年，東旭光電與北京理工大學聯合投資成立旭碳新材，成功研發了石墨烯透明導電膜、石墨烯電熱膜、散熱膜等產品。

東旭光電石墨烯散熱膜

2016年3月，東旭光電控股上海碳源匯谷。當年7月，東旭光電石墨烯基鋰離子電池“烯王”驚艷出世，成為公司石墨烯產業化應用的代表產品。僅僅7個月後，東旭光電再次推出“烯王”第二代，15分鐘可充滿5000mAh，且已實現在共享電單車等小型動力工具的應用。作為動力電池領域的革命產品，“烯王”可廣泛應用於無人機、可穿戴設備、電動汽車等多種領域。

東旭光電石墨烯基鋰離子電池產品“烯王”

2017年5月，東旭光電與江西理工大學共同投資成立旭江科技，開展碳納米材料在柔性可折疊鋰離子電池及其它應用領域的研發和產業化，成功研發了石墨烯碳納米管複合柔性電池等產品。

而在此之前的2017年3月，東旭光電收購明朔科技，並基於對石墨烯散熱技術的突破，成功開發出石墨烯大功率LED照明模組，從而衍生出石墨烯散熱大功率LED照明系列新品。

8月底，東旭光電並購申龍客車項目獲證監會審批通過，標誌著申龍客車正式納入東旭光電序列，完成了東旭石墨烯產業化應用的關鍵一環。公司由此布局完成了從石墨烯材料-石墨烯包覆磷酸鐵鋰正極材料-石墨烯基鋰離子電池-新能源汽車的完整產業鏈閉環路徑。這大大提升了東旭石墨烯與新能源汽車兩大核心產業的協同與創新，增強了各自的競爭優勢。

由此，東旭光電一方面擁有了旭碳新材、碳源匯谷及明朔科技三家技術研發與產業轉化平臺，構建了石墨烯電采暖、石墨烯基鋰離子電池、石墨烯節能照明三個系列產品，填補了國內外石墨烯應用的多項空白；另一方面以東旭華清作為石墨烯投融資平臺，通過江蘇泰州、四川德陽兩只石墨烯產業基金加速在全球範圍內整合和並購優質石墨烯技術和資源。

因此王忠輝指出，東旭光電在石墨烯應用領域創造了兩個生態，一個是從石墨烯基鋰離子電池到新能源汽車的產業鏈閉環，另一個是以石墨烯散熱大功率LED照明系列新品為核心依托的智慧城市。未來，東旭光電將進一步增強兩大核心產業的協同與創新，構建從儲能電池到新能源汽車到石墨烯散熱大功率LED照明設備再到物聯網、智慧城市的石墨烯應用產品體系，進而支撐整個東旭光電的轉型升級與業績騰飛。