諾貝爾獎獲得者安德烈·蓋姆：石墨烯的應(yīng)用機會是無限的

0月13日，石墨烯領(lǐng)域奠基人，諾貝爾獎獲得者蓋姆教授在中國發(fā)展50人論壇-石墨烯專題研討會，暨安德烈德通石墨烯金秋荼話會上發(fā)表致辭，他在演講中指出，我們可以做各種各樣的石墨烯的應(yīng)用，當然還有其他的材料的結(jié)合，2D的材料，這都可以給大家提供一個很大的平臺來利用，根據(jù)不同的需求，根據(jù)具體的應(yīng)用，具體的行業(yè)，有很多的機會，現(xiàn)在都是無限的。

石墨烯領(lǐng)域奠基人，諾貝爾獎獲得者安德烈·蓋姆教授 安然攝影

以下為安德烈·蓋姆演講原文：

大家好，首先非常榮幸能夠來到青島，天氣也是非常好的，每次來的時候這個天氣都很好。我也是一個做基礎(chǔ)科學(xué)的科學(xué)家，所以說我是主要研究基礎(chǔ)科學(xué)的，但是我也跟幾家公司和大學(xué)進行合作，所以說我也在產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域有所接觸，包括石墨烯的產(chǎn)業(yè)化。所以說我也積累了一些個人的經(jīng)驗和看法，首先我們來看一下宏觀的政策方面，包括宏觀的產(chǎn)業(yè)方面，有的時候你可能感覺到非常的失望，那就是石墨烯并沒有像阿里巴巴，以及像中國的互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)發(fā)展的這么快，主要它不像軟件一樣只需要編幾行代碼就可以成為千億富翁，在幾個月之內(nèi)就可以成為富翁這樣的情況。所以說石墨烯的發(fā)展它可能至少需要30到50年的時間才會有一個成熟的材料，而石墨烯有很大的機會，包括它有很多的產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用，包括它是最好的也是最薄的材料，所以在很多性能方面它都是比較好的，它比其他的材料要好的多，它有很多的應(yīng)用，包括從學(xué)術(shù)到產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用。當然從學(xué)術(shù)到產(chǎn)業(yè)還需要至少5年的時間，才能夠真正實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用，從實驗室走入到產(chǎn)業(yè)當中，才能夠真正研制出一些消費性的產(chǎn)品。

為什么會有石墨烯這個產(chǎn)業(yè)？之前的演講者已經(jīng)提到過了，這是一個非常好的材料，包括它的厚度，以及韌性都是非常好的，在所有的材料的結(jié)構(gòu)當中，包括鋼鐵、硅、塑料等等，它都有自己的優(yōu)越性，很多的材料都是3D的，比如說還有很多的材料他們是2D的，他們可能只有一個分子甚至一個原子那么厚。而且除此之外，當你拿著這個材料的一層，它的性能有的時候會跟整個材料是一樣的，但有的時候是不一樣的，如果你把這個材料的一層切下來的話，它們的性能就會有所改變，有一些性能就完全消失了。

那么我們面臨各種各樣的材料，不僅僅是石墨烯，我們還有其他的2D材料，比如說氮化硼的材料，他們都是2D的，這個是列出的很多2D材料，在5年之前很多的材料是不能生產(chǎn)出來的，但是現(xiàn)在已經(jīng)有了很大的進步。在2D材料當中我們談?wù)撟疃嗟木褪鞘?，有的時候石墨烯有這種特性，比如說它的導(dǎo)電性是非常好的，但是在其他的方面可能并不是特別好，它們就可以由其他的2D材料取代，根據(jù)所需要的特性來選擇合適的2D材料取代石墨烯。雖然在學(xué)術(shù)界的領(lǐng)域，大家談?wù)撌┍容^多，但是在其他的一些特性方面，可能石墨烯還是比較短缺的。

談到有很多的2D材料可以選擇，可能我們在10年之前根本就沒有發(fā)現(xiàn)，而人類發(fā)展的歷史總是來利用我們各種各樣的材料，包括我們身邊的材料，石頭、木頭等等，我們消費的也是身邊最容易找到的材料，而其實這種2D材料在一定的領(lǐng)域之內(nèi)，它的應(yīng)用也是非常大的，但是它們可能需要10年甚至上百年的時間才能真正實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，這一點也是無可避免的，這樣的話可以真正提高人類的生活。而對于在這方面產(chǎn)業(yè)相關(guān)者以及政策的決策者，必須要有足夠的耐心，所有的產(chǎn)業(yè)發(fā)展都需要一定的時間，包括材料科學(xué)更是如此，我們也需要等待，需要有足夠的耐心，真正實現(xiàn)這個產(chǎn)業(yè)化，包括石墨烯可能也需要另外5到10年的發(fā)展。

那么在五年之前談石墨烯的應(yīng)用，比如說在2004年的時候人們談它的應(yīng)用根本是不可能的，應(yīng)用還遙遙無期，因為那個時候我們只能在實驗室里面做，只能夠產(chǎn)生非常小塊的非常少數(shù)量的石墨烯，它只能用于進行科研，我記得在2009年的時候，我和成教授一起開發(fā)了孵化石墨烯，產(chǎn)業(yè)找到我們，公司找到我們，說我們需要你們的材料用到我們產(chǎn)業(yè)當中，那個時候我跟他說，我們的這個材料非常非常小，那個時候公司還跟我們說，沒有關(guān)系，我們也可以用一立方米的材料，對我們來說就是足夠了。而現(xiàn)在已經(jīng)有了很大的改變，僅僅在五年之內(nèi)，現(xiàn)在我們這個材料可以用到各種各樣的領(lǐng)域，包括晶圓的生產(chǎn)，可以生產(chǎn)多層以及單層的生產(chǎn)，而且我們可以將它用于各種各樣的電子元器件等等。

這個是關(guān)于石墨烯的應(yīng)用，來自學(xué)術(shù)界的，包括來自于產(chǎn)業(yè)界對于石墨烯的想象都是非常豐富的，他們覺得可能有10萬多個應(yīng)用，我們可以做這個做那個，就像科幻片一樣。所以在過去的幾年里，有些應(yīng)用是這么的廣闊，所以我們可以評估在今后這些年它將替代硅成為下一代集成的材料，所以有可能這將會用在DNA的測序還有其他各種學(xué)術(shù)的應(yīng)用、各個領(lǐng)域。所以我想談一下，給大家舉兩個例子，也就是在哪里，而且實際上他們已經(jīng)在運行當中了，也就是消費材料不僅僅是工業(yè)上的材料，主要是用在這些復(fù)合材料上，比如說涂料、電池，在剛才的發(fā)言人都講到了。

談到熱管理，這里有很大的產(chǎn)品，所以在中國的衛(wèi)星行業(yè)上，還有空間行業(yè)上，我參與了很多的公司，比如說我們把石墨烯用在LED上，我們很驚訝的看到這提高了很多的產(chǎn)品性能，比如說溫度可以提高15度，也就是在能源節(jié)約上更好，所以您可以看到這些，在網(wǎng)上都可以買到這樣的材料。還有就像我們很多的樂隊都可以用到這樣的材料，有意思的是這些業(yè)務(wù)作為學(xué)術(shù)機構(gòu)，我們實際上并不了解它實際上的運行，多數(shù)人這么說，因為石墨是這么相似的導(dǎo)電性，在多數(shù)情況下我們用石墨是用來熱管理，熱導(dǎo)，這是很重要的它的可以從石墨烯熱表面的切割都是很有利的。比如說從更多的案例中都存在現(xiàn)在的產(chǎn)品當中，而且這些還沒有研究它具體的機制，所以現(xiàn)在這個行業(yè)的情況就像如果沒有我們建議的話，他們不斷的是在嘗試著，就像做飯一樣，他們總是用各種方法去嘗試，或者來尋找這些材料能夠用在什么什么樣更多的領(lǐng)域，我們也應(yīng)該聽取更多的反饋。

另一個建議，我們用于不同的這些復(fù)合材料，也就是人們一開始可以看到總是說石墨烯是多么好，用于這些復(fù)合的材料，它有的時候可能還沒有達到這么完美的程度，多數(shù)情況下它是用在這些電子上面，比如說一個石頭從空中掉到窗戶上可能會打碎，現(xiàn)在我們用了石墨烯的材料，這些復(fù)合材料就可以保護您的健康和安全，而且改進和提高產(chǎn)品的效率。當然在電子方面上，不僅僅是在這個領(lǐng)域，剛才很多專家也談到過石墨烯用在輪胎上，我不是很確定，當然有數(shù)千個出租車在北京都使用石墨烯輪胎，很遺憾我還不知道這些具體的效果。這至少證明了我們有很大量的輪胎是基于石墨烯的應(yīng)用，我們需要去調(diào)查一下，所以這種復(fù)合材料也就是碳纖維使用石墨烯的情況，已經(jīng)在空間行業(yè)上應(yīng)用了。

一個案例是您可以買一雙鞋，也就是這樣的運動鞋，是石墨烯強化的鞋底，當然我沒有參與這個工作，我知道它的結(jié)果是50%的強度提高了，而且50%的更有彈性和更堅實，穿起來更有抓地力，所以也提高了體育運動的效率。當然這也是我們石墨烯發(fā)展的一個應(yīng)用，所以這樣迅猛的應(yīng)用以前從來沒有過。還有一個應(yīng)用我可以談一下，我可以談好幾個小時，可能我們今天下午會有很多這樣的討論，但是我要講最有意思的一個案例，也就是在中期的應(yīng)用當中是我最喜歡的材料，不一定是石墨烯，它是它的下游衍生品，這是一種材料，現(xiàn)在已經(jīng)有了，當然它是可以大量的生產(chǎn)，您看到可以做出很好的膜，所以這些材料是有不同的厚度，可以做出好幾平方米很薄的材料，根據(jù)您的需求，這個實驗可以讓大家了解它是多么的與以前不同。我們可以看到它本來是真空的，又是透氣、透水，它有非常微小的洞，所以我們做了很多的氣體實驗，這是完全滲透性的，任何材料都可以滲透，比如一厘米的玻璃都可以。當然我們也看看水在這方面的滲透是怎樣的，您可以看到10微米厚的膜，然后把它加熱，您可以看到蒸汽從這里出來，一般來說這是沒有阻力的，如果是談到水的晶圓的話。所以這是一個非常與眾不同的，它可以收縮，在水的情況下就變成完全是滲透性的，可以讓蒸汽穿過，所以它也是很好的應(yīng)用，它可以用作篩子，可以過濾所有的這些分子，事實上這是非常小的分子，比如海水中的分子都可以留下來。所以在過去的兩年當中，我們控制切割，在這個級別上做了很多的學(xué)術(shù)研究，現(xiàn)在我們用它做過濾，也就是在海水應(yīng)用當中，這樣就可以使凈水在這個篩子上過去。

所以還有很多的應(yīng)用，關(guān)于它的功能，這些材料是另一個案例，當然它過不去，因為您可以看到它的各種各樣的油料的應(yīng)用，但是它是可以看到用這個膜可以分離，所以你可以看到輕脂性的油料可以在這個膜上被分離出來，一厘米的情況下也可以滲透過來。所以屬于當你需要改變很多篩子的直徑，你也可以做各種各樣的應(yīng)用。我還要提一下，比如說您可以完全清除所有的功能，只留下一個，也可以完全消除這些應(yīng)用。所以回到這些氧化石墨烯，當然石墨是很硬的，它是銅制的，它很難變成膜，但是這個技術(shù)可以做出非常穩(wěn)定的膜來，用石墨來做，放在任何表面上，當然它在熱和化學(xué)上都是穩(wěn)定的，這些材料您可以用在很多比如侵蝕性的物質(zhì)上，高溫的環(huán)境下，您可以蓋在任何的材料上，用這個很薄的膜來覆蓋，它可以承受熱，還有酸堿質(zhì)，或者剎車片上，這是我的主意，關(guān)于工業(yè)的應(yīng)用。

所以這種石墨的涂料，這是來自氧化石墨烯，它就剪成這樣非常新型的涂料，所以它們就像姐妹一樣，非常好的輔助彼此，使這些材料在現(xiàn)在的應(yīng)用當中更加體現(xiàn)出它好的性能，比如說在以輕脂性的油料分離方面，我想它應(yīng)該在工業(yè)上在未來得到更多的開發(fā)，當然我們也聽到了剛才的發(fā)言人談到其他的應(yīng)用，比如女性石墨烯還有男石墨烯等等，所以我們看到CVD石墨烯都是準備好了應(yīng)用了，當然這里有很長的名單，除了電子鞋方面，今天早上徐教授也談到了其他的應(yīng)用，還有比如說儲能、燃料電池等等，還有同位素的分離等等。

所以我們作為政策制定者，我們在處在這樣一個工業(yè)應(yīng)用和開發(fā)的年代，也就是新材料的創(chuàng)新年代，我們很高興有很多機會，但是問題是它不僅僅是差別，比如說學(xué)術(shù)和行業(yè)之間的溝通，行業(yè)總是在尋求比較好的材料，就像我們做飯的這些原料一樣，總是尋求更好的性能，所以有很多機會來開發(fā)它的功能，來解決這些具體的問題。比如說厚度上，或者說把10減到2，大的尺寸，小的尺寸，小的一般是用來做復(fù)合材料，大的尺寸用來做強度更高的材料，所以這是可以做一些功能化的開發(fā)，可以分散油料，也可以擴散水。所以我們可以做各種各樣的石墨烯的應(yīng)用，當然還有其他的材料的結(jié)合，2D的材料，這都可以給大家提供一個很大的平臺來利用，根據(jù)您的需求，根據(jù)您具體的應(yīng)用，具體的行業(yè)，有很多的機會，現(xiàn)在都是無限的。感謝。

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