石墨烯能否给LED行业带来“颠覆性”变革

　　手机充电仅需几秒?手机屏幕能折叠弯曲……这些或许都将因为有“21世纪神奇材料”之称的石墨烯面世而成为可能。

　　石墨烯的发现者之一、诺贝尔物理学奖得主安德烈·海姆这样描述：“石墨烯对很多人来说就像爱丽丝仙境一样，非常神奇。”

　　作为目前发现的最薄、最坚硬、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，石墨烯被称为“黑金”，是新材料之王，科学家甚至预言石墨烯将彻底改变二十一世纪，而关于石墨烯非凡应用的新闻也不断冒出史上最薄的灯泡;手机充电只需要几秒……

　　石墨烯到底有多神奇，是否会给生产生活带来“颠覆性”变化，让我们走近石墨烯一探究竟!

　　石墨烯：神奇的“新材料之王”

　　这种神奇物质到底是什么?

　　中国是石墨资源大国，也是石墨烯研究和应用开发最活跃的国家之一，科学家和产业人士正将目光聚焦在它身上。

　　国内不少研究人员、企业也早已投身石墨烯应用的研究，随着技术的进步，未来，必将在全球范围内展开石墨烯制备和应用的产业化浪潮。石墨烯，实际就是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。铅笔芯用的石墨就相当于无数层石墨烯叠在一起。“它是迄今为止自然界最薄、强度最高的材料，可以被无限拉伸，弯曲到很大程度而不断裂，还可抵抗很大的压力。”安德烈·海姆说，它还有着非同寻常的导热性和导电性。

　　“石墨烯导电率高，化学结构又十分稳定，是一种用于移动电池、电源很理想的电极材料。”中国科学院院士、中国科学院金属研究所研究员成会明表示，石墨烯可以和电子元件、电子设备进一步结合使用，以此提高其他储电设备的储电率。

　　石墨烯另一个奇特之处在于“零渗透”——所有气体、液体都无法渗透。这也使得石墨烯产品有了“针插不进、水泼不进”的本事。让人感到惊奇的还远不止这些。石墨烯具有超强吸附性，科学家正在研究用它做过滤装置，用于海水淡化、污水处理等领域;它又具有非常好的透光性，适合作为透明电子产品原料。

　　关键问题来啦!

　　石墨烯进入LED照明领域的机会有多大?

　　在LED照明领域，石墨烯又能做些什么呢?下面就带领大家从专利角度来一窥究竟。经过简单的在中文数据库中检索，发现石墨烯在照明领域应用的在华专利申请始于2008年，之后申请量每年递增，至今累计专利申请有1000余份，其中90%以上的申请人来自国内申请人。主要涉及H01L和F21S两大类，F21S领域的申请基本是国内申请人，主要是利用石墨烯的导热性能，涂覆与光源或者灯具表面散热，申请人较多，主要以企业和个人申请为主，在此不多做描述。

　　在H01L领域，排在前十的申请人主要是国内的科研院所和高校，企业有京东方，IBM和韩国三星，其中IBM的申请主要是在功率半导体器件领域，韩国三星的申请涉及有LED、OLED和显示装置等照明领域。以专利2-8为代表，在原有结构上增设一石墨烯材料层(3，4，6，7，8)，由于石墨烯的透明、导电、导热等一系列优点，增设之后可以弥补不足，从而取得了显著的技术效果;或者直接以石墨烯材料替原有的材料(专利5)，从而取得显著的技术效果。以改进型专利居多，这类专利技术难度相对较低，国内企业在该类型专利申请的实力不弱于国外公司，而且长期代工，技术人员积累了大量的相关经验，更容易结合新材料的特性，提出改进的技术方案。

　　石墨烯在照明领域应用方面的技术开发还处于增长阶段，且国外公司的领先优势并不明显，国内企业和研发机构，加强投入，相信是有机会赶超国外技术，在未来市场中获得一席之地。

　　石墨烯正从实验室走进人们生活

　　“新材料未来需求巨大。比如纳米型新材料石墨烯的应用，在危险化学品类火灾中不能用水去灭，但如果用石墨烯薄膜就可以。使用石墨烯材料，手机未来可能薄到跟酒店房卡差不多。”清华大学经济管理学院教授魏杰说。石墨烯理疗、保暖产品、LED用高导热石墨烯复合材料、石墨烯防弹材料、石墨烯电热服装等20余种石墨烯产品被推出。

　　目前，被业界誉为“东方碳谷”之称的江苏常州，已拥有石墨烯产业技术研发和企业孵化的服务平台;中科院重庆绿色智能技术研究院也成功制造出15英寸单层石墨烯手机显示屏;高铁内饰材料中已开始使用石墨烯……石墨烯技术正悄然影响着生产生活等领域。

　　“利用石墨烯特性研发新型防弹衣，防弹插板只需17毫米就能达到甚至超过传统产品的防弹效果，重量还可减轻20%。”青岛华高墨烯科技股份有限公司董事长施建新说。长期以来，智能手机的续航能力始终是最大短板。宋立禄说，他们研发的石墨烯新型锂电子电池，充电时间大大缩短，手机几分钟就能完成充电。

　　中科院山西煤炭化学研究所副研究员陈成猛指出，我国石墨烯产业发展目前还存在生产成本高、产品品质待提升、上下游互动不够等问题。“目前石墨烯行业缺乏国家标准、行业标准和企业标准，对石墨烯的质量、制备工艺、检测设备和方法等都没有科学统一的说法。”施建新说。

　　石墨烯产业必须要避免一哄而上的局面，需要整个资源进行创新布局，形成聚合效应。“产业发展有其自身规律，目前石墨烯产业还处于初级应用阶段，还在量变过程中，大家应该保有耐心，培育、呵护这种新兴产业健康、可持续发展。”青岛高新区节能技术与新材料事业部部长张志强说。

　　华为技术有限公司宣布与英国曼彻斯特大学国家石墨烯研究院合作，研究如何将石墨烯领域的突破性成果应用于消费电子产品和移动通信设备。可以预想，手机将继功能机向智能机变革之后，再发生新“革命”——石墨烯的特性将使显示屏超薄、超轻，实现可卷曲的柔性特质。

　　石墨烯时代真正到来还需时日

　　据统计，我国石墨矿储量占到世界总储量的75%，生产量约占世界总产量70%，具备发展石墨烯产业的资源基础。截至目前，我国石墨烯企业已超过百家，并在常州、无锡、青岛、深圳等地形成产业集群。

　　不过，也有不少科研人员指出，石墨烯作为一种新材料，要真正走向市场，可谓“前景光明，道路曲折”。首要困难是受限于材料生产。中科院院士、北京大学教授刘忠范说，要实现石墨烯商业化，需要生产出低成本、高品质的石墨烯成品，但制出这种石墨烯并非易事。技术层面上还有很多挑战，批量化或大尺寸生产都还没能实现。