石墨烯或將“徹底改變21世紀”。據(jù)相關專家分析，用石墨烯取代硅，計算機處理器的運行速度將會快數(shù)百倍。

　　《新材料產業(yè)“十二五”規(guī)劃》為許多的材料在中國未來的發(fā)展指明了方向，本期將沉淀前段時間一直以來材料科學的調查研究精華，為跨越三個階段的新材料研究列出期終榜單。

　　未來最具潛力新材料

　　2012年，工信部發(fā)布的《新材料產業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》將石墨烯作為前沿新材料之一。國家科技重大專項、國家973計劃也圍繞石墨烯部署了一批重大項目。業(yè)內人士估計，石墨烯規(guī)模未來能達到萬億元以上。

　　另一個火熱的新材料，是碳纖維及其復合材料。

　　隨著低碳經濟的不斷發(fā)展，碳纖維產品的需求也將不斷攀升。碳纖維強度大、密度低、線膨脹系數(shù)小等特性使之在飛機制造等軍工領域、汽車和醫(yī)療器械等工業(yè)領域、高爾夫球棒和自行車等體育休閑領域備受追捧。

　　第三種新材料，是輕型合金，主要包括鋁合金、鎂合金和鈦合金。這三種輕型合金由于輕量化、高強度等特點，已經在越來越多的領域開始取代傳統(tǒng)的鋼才和重型合金。據(jù)資料顯示，近年來我國批量生產的軍用飛機機體和發(fā)動機用鈦質量合計占比達25%，而F-22鈦合金占比更是高達41%。預計到2015年，關鍵新合金品種開發(fā)取得重大突破，形成高端鋁合金材30萬噸、高端鈦合金材2萬噸、高強鎂合金壓鑄及型材和板材15萬噸的生產能力。

　　第四種新材料是功能性膜材料。根據(jù)科技部《高性能膜材料科技發(fā)展“十二五”專項規(guī)劃》，預期至2015年膜產業(yè)結構達千億元規(guī)模，“十二五”期間年均增長率30%，市場前景廣闊。

　　此外，碳納米管、超導材料、半導體材料、智能材料、生物材料和特種玻璃都是目前最為火熱和最具潛力的新材料品種。

　　【石墨烯】

　　石墨烯是目前發(fā)現(xiàn)的最薄、最堅硬、導電導熱性能最強的一種新型納米材料。石墨烯被稱為“黑金”，是“新材料之王”，科學家甚至預言石墨烯將“徹底改變21世紀。”

　　有趣的是，石墨烯誕生并沒有使用“高大上”的科學技術，而是由英國曼徹斯特大學的兩位科學家用透明膠帶從石墨晶體上“粘”出來的。

　　石墨烯目前最有潛力的是成為硅的替代品，制造超微型晶體管，用來生產未來的超級計算機。據(jù)相關專家分析，用石墨烯取代硅，計算機處理器的運行速度將會快數(shù)百倍。而近日，美國麻省理工學院的科學家通過研究發(fā)現(xiàn)，在特定情況下，石墨烯能夠被轉化成具有獨特功能的拓撲絕緣體。這一研究發(fā)現(xiàn)，有望帶來一種制造量子計算機的新方法。

　　其次，石墨烯能助力超級電容器、鋰離子電池的發(fā)展。據(jù)相關資料顯示，加入石墨烯材料，同等體積的電容可擴充5倍以上的容量，而鋰電池電極中加入石墨烯則可大幅度提高其導電性能。此外，石墨烯還可應用于電路、觸摸屏、基因測序以及制造出羽翼般超輕型飛機、超堅韌防彈衣等領域。

　　石墨烯將給電動汽車產業(yè) 帶來革命性改變

　　一種新型的材料出現(xiàn)，便足以使電動汽車產業(yè)發(fā)生革命性的改變。

　　這就是石墨烯。

　　將其用于電動汽車，至少將帶來兩大好處。

　　實現(xiàn)車輛輕量化

　　現(xiàn)有的電動汽車的較長續(xù)駛里程往往是通過堆砌電池來實現(xiàn)的。

　　車輛搭載數(shù)百公斤甚至半噸重的動力電池，如同頂著磨盤跳舞——自身受罪不說，戲還不好看。犧牲了有限的空間、增大了消費者對車輛安全性和充電便利性的擔心、抬高了車輛價格，得不償失。

　　石墨烯納米材料厚度薄、硬度高、韌性好、重量輕、導電性佳、透明特好，有希望廣泛應用于鋰離子電池、超級電容器、太陽能電池、生物質材料、傳感器、超高頻電子、光電子設備、藥物載體，以及用作觸摸屏、液晶顯示屏、保護膜、選擇性過濾滲透膜以及替代半導體晶硅等。

　　正因如此，2004年通過機械剝離法獲得世界上首批石墨烯的兩位科學家，榮獲了2010年諾貝爾物理學獎。

　　應用石墨烯材料制成的新型電池，尺寸和重量均將變小，而且能量儲存密度得到了數(shù)十倍的提高，提高了車輛的行駛效率。

　　更重要的是，它大大縮短了充電時間，方便了消費者。

　　減少充電時間

　　橫空出世的石墨烯，使得長期以來，困擾業(yè)界人士的動力電池充電的瓶頸問題迎刃而解。

　　電池的充電時間，從以前的小時為單位，一下子變?yōu)橐苑昼娚踔烈悦霝閱挝弧Ｊ沟秒妱悠嚨某潆?，幾乎可以與傳統(tǒng)汽車的加油快捷性相媲美，甚至過之而無不及。

　　去年韓國科學家宣布其研制的多孔石墨烯超級電容，在儲存電量相同的前提下，充電時間令人咂舌的縮短到了僅僅16秒。

　　更重要的是，石墨烯電池是依靠電子在石墨烯表面和電極之間快速移動實現(xiàn)充電的，而非像鋰電池那樣利用大電流進行急沖，如此更能有效延長動力電池的使用壽命。

　　而且，一次短暫的充電之后，電動汽車的續(xù)駛里程或能高達數(shù)百公里，完全能夠滿足任何出行需要。貼近快節(jié)奏生活。說走咱就走，風風火火闖九州。

　　而那種需要長時間充電的電動汽車使用模式，不對胃口。天天要充電，實在傷不起！

　　保護石墨資源

　　毫無疑問，石墨烯即將帶來一場電動汽車產業(yè)的革命，必將加快電動汽車行業(yè)的市場化進程，并改寫其發(fā)展前景。

　　我國石墨礦儲量占到世界總儲量7100萬噸的77%，目前探明儲量大約為5500萬噸，居于世界首位。

　　不少人士呼吁，應當積極利用好石墨資源，且莫重蹈稀土資源的當初覆轍。

　　當初稀土的無序開采、惡性競價，不僅淪為國際市場上的低端輸送者，而且還破壞了環(huán)境，埋下了未來資源短缺的隱患。促使有關部門痛下狠手、統(tǒng)籌管控稀土資源，確保其開采健康持續(xù)發(fā)展。

　　但是，目前一些地方的石墨開采亂象，仍像當年稀土行業(yè)的影子。低端化無序開發(fā)向國際輸送了廉價的原料，而留下巨大的環(huán)境創(chuàng)傷，卻需要大量的金錢和時間成本去醫(yī)治。

　　專家警告說，如果不從保護國家戰(zhàn)略儲備資源的角度開始重視石墨開采、將其納入規(guī)范化管理渠道，20年后中國將由石墨大國變成石墨貧國，屆時或將面臨從國外高價進口石墨的困局。

　　“別拿豆包不當干糧”。東西失去了才會感到它的珍貴，那是晚知晚覺的人。石墨，是一種不可再生的資源。

　　對于石墨產業(yè)自身來說，應當積極轉型，向價值鏈高端延伸，盡快跨越只賣原始材料的初級階段，研究相關技術、轉向產品的深加工。

　　隨著貴若黃金的石墨烯規(guī)?；a所帶來的價格走低，其在電動汽車領域將有更加廣闊的應用前景。目前國內石墨烯的售價在2000元/克以上，幾乎10倍于黃金價格。

　　我國電動汽車產業(yè)發(fā)展規(guī)劃和相關扶持政策，為電動汽車產業(yè)的發(fā)展提供了強大的動力，也給石墨加工業(yè)帶來空前機遇，關鍵是要盡快升級技術、利用好這種寶貴的資源。

　?。ū疚木C合OFweek電子網、搜狐報道。）