札记

石墨烯人类最暗黑的科技来了

什么是石墨烯?为什么当它的时代到来,会为中东产油国带来巨大的经济灾难,甚至可能破产?

   石墨烯将取代硅,为世界电子科技开创一个崭新的时代!

   石墨烯手机充电时间只需5秒,电池就满档,可以连续使用半个月!

   石墨烯电池只需充电10分钟,环保节能汽车就有可能行驶1000公里!

   科学家确认,石墨烯未来将取代煤炭与石油天然气,成为提供人类生活所需大多数发电能源的来源!中国国家主席习近平最近访问英国,也特别安排到曼彻斯 特大学参观世界最先进的石墨烯研究院。习近平主席听取了诺贝尔物理学奖获得者诺沃肖洛夫教授介绍石墨烯研究情况,参观了石墨烯产品展示和生产石墨烯的地下超凈实验室。

   

   习近平肯定曼彻斯特大学国家石墨烯研究院在石墨烯领域的研究实力和国际影响力。习近平指出,在当前新一轮产业升级和科技革命大背景下,新材料产业必 将成为 未来高新技术产业发展的基石和先导,对全球经济、科技、环境等各个领域发展产生深刻影响。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。中英在石墨烯研究领域完全可以实现「强强联合」。相信双方交流合作将推动相关研究和开发进程,令双方受益。

   习近平主席的谈话,说明中国非常重视石墨烯科技工艺的研发,对石墨烯未来全面取代石油和天然气资源的前景充满信心。

   

   石墨烯是世界上最薄、最硬的材料,于2004年问世,发现石墨烯的英国曼彻斯特大学诺沃肖洛夫教授凭着这一重大发现而于2010年获得诺贝尔物理学奖!

   这标志着不久的将来,所有依靠生产石油赚取收入的国家将面临经济大灾难,石油将无人问津,油价将跌落谷底,中东许多产油国将有可能排队破产!

   能想象手机不必携带行动电源,只要出门前充电5秒,电量就可以使用长达半个月吗?这样的技术在石墨烯的帮助下未来将可以实现。目前全球已有超过200个机构和1000多名研究人员从事石墨烯研发,然而中国在石墨烯研发上,目前已申请超过2200项专利,占世界的3分之1。

 

   科研发展的未来,将会出现以石墨烯电池发电的环保汽车,势必为世界汽车工业带来巨大的革命转变。届时石油的需求量将大幅降低,中东及东南亚依靠石油生存的产油国将面临灾难性的经济打击!

   华为创始人任正非在一次媒体采访时说,未来10~20年内会爆发一场技术革命颠覆时代,石墨烯时代将取代硅时代,使得石墨烯知名度大增。在华为2014年年报中,华为在行业趋势展望再一次提及石墨烯在材料领域的价值。

   西班牙Graphenano公司(一家以工业规模生产石墨烯的公司)也与西班牙科尔瓦多大学合作研究出了首例石墨烯聚合材料电池,其储电量是目前市 场最好产品的三倍,用此电池提供电力的电动车最多能行驶1000公里,而其充电时间不到10分钟。不过,这项消息还有待官方证实。

   Graphenano公司计划于2015年将此电池投入生产,并且计划与德国四大汽车公司中的两家(现在还不方便透露公司名称)将在本月和电动汽车进行试验。

   

   这种石墨烯聚合材料电池的使用寿命较长,是传统氢化电池的四倍,锂电池的两倍。且因石墨烯的特性,此电池的重量仅为传统电池的一半,使得装载该电池的汽车更加轻量化,进而提高汽车燃油效率。

   虽然此电池具有各种优良的性能,但其成本并不高。Graphenano公司相关负责人称,此电池的成本将比锂电池低77%,完全在消费者承受范围之内。此外,在汽车燃料电池等领域,石墨烯还有望带来革命性进步。

   燃料电池是将燃料具有的化学能直接变为电能的发电装置。与其他电池相比,具有能量转化效率高、无环境污染等优点。「质子传导薄膜」是燃料电池技朮的核心部分,汽车中的燃料电池使用氧和氢作为燃料,转变输入的化学能量成为电流。

   现有的质子薄膜上常存在燃料泄漏,降低了电池有效性,但质子可以较为容易地「穿越」石墨烯等二维材料,而其他物质则很难穿越,从而可以解决燃料渗透的问题,增加电池的有效性。

   石墨烯薄膜可用于提取大气层中的氢,暗示着该材料结合燃料电池更容易从空气中提取氢。麻省理工学院的Karnik教授在评论中指出这项最新研究证实该在理论上已经达到美国能源部设定的2020年质子交换膜输运性能目标。

   这项突破性研究,为人类认知石墨烯等材料特性带来全新发现,并有望为燃料电池和氢相关技朮领域带来革命性的进步。

   用于触控屏幕效果好

 

   今年3月,中国科学院重庆绿色智能技术研究院和宁波材料技术与工程研究所开发,采用最新研发的石墨烯触控屏幕、电池和导热膜等新材料,产出全球首批名为影驰SETTLERα(开拓者α)的石墨烯手机,除了屏幕显示效果更好,在电池续航力及手机使用过久发热问题有显著改善。

   

   台湾师范大学化学系教授洪伟修表示,石墨烯是室温下导电度最好的材料,过去在外层空间才能发现这种高速传导的效应,国内已有学术单位研究其应用,实 验将其用在高速晶体管,研发高阶的通讯器材。由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体,也被誉为「万能科技材料」,可应用在太阳能、航天、军工、屏幕等科 技产业,而且可以帮助电池充放电效率提升,寿命和质量也比传统锂电池好。

   石墨烯续航力胜锂电

   

   目前传统锂电池的缺点是充电时间过长。未来若改用石墨烯,不但可以解决电池续航力的问题,也不会有传统锂电池使用过久的发热现象。

   

   博隆咨询分析师朱翔表示,石墨烯是相当具有前景的科技材料,尚未普遍应用主要原因,其一石墨烯目前无法大量生产,而且制作成本太高,此前价格曾高达 每公克5000元人民币;其二在石墨烯的产业供应链尚未成熟,而且市场需求量还不高,主要需求以各大科学研究所和实验室为主,但国外对石墨烯产业非常重 视,各大企业争相在布局相关产业,未来发展仍不可忽视。

   石墨烯到底是什么?

   石墨烯(Graphene)是一种二维碳材料,在2004年由英国曼彻斯特大学物理学家安德烈.海姆和康斯坦丁.诺沃肖洛夫,在实验中成功从石墨中分离出石墨烯,两人也因「在二维石墨烯材料的开创性实验」为由,共同获得2010年诺贝尔物理学奖。

   石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的奈米材料,导热系数高,且为世上电阻率最小的材料。被期待可用来发展更薄、导电速度更快的新一代电子组件或晶体管,也适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。

   石墨烯是由一层碳原子形成的薄片,由碳原子组成一个个六角形的环,环环相连形成蜂窝状平面。这是目前世上最薄也是最坚硬的纳米材料。一层石墨烯的薄度小于一个纳米,肉眼看不见也摸不着,20万片石墨烯加在一起,才有一根头发丝那么粗。

 

   是科技重要,还是资源重要?这个问题似乎没有标准答案。但是近期发生的一系列事件,让“真理的天平”倒向了科技的那一边。比如页岩油、页岩气以及新能源汽车技术的进步,终结了石油了黄金时代。

   

   不过,这仅仅是“石油国家”遭受的第一轮打击,第二轮更为致命的打击即将到来——石油的“白银时代”可能都没有开始,就结束了!

一种新的“黑科技”就是石墨烯技术,现已横空出世。据报道,利用石墨烯聚合材料生产出来的汽车电池,有望达到这样惊人的效果:只充电几分钟,就可以让汽车连续开行1000公里。这种技术在西班牙、韩国等地,都接近于实现突破。

   但这仅仅是石墨烯的神奇应用之一。据称,石墨烯材料如果取代硅,有望让计算机处理器的运行速度快数百倍;石墨烯有望引发触摸屏和显示器产品的革命,制造出可折叠、伸缩的显示器件;石墨烯强度超出钢铁数十倍,有望被用于制造超轻型飞机材料、超坚韧的防弹衣等。

   

   采用石墨烯技术可以让手机屏幕变得弯曲、折叠(网络图片)

   石墨烯到底是什么东西?它其实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。它是目前自然界最薄、强度最高的材料。

   美国加州理工学院的科研人员开发出一种在室温下制备石墨烯的全新技术,可应用于太阳能电池、发光二极管、大型显示屏和各种电子产品。这使得石墨烯的商业化进程又迈出了坚实的一步。

   10月23日,中国国家主席访问英国期间,参观曼彻斯特大学国家石墨烯研究院。正是这所大学的两位科学家,在2004年成功从石墨中分离出石墨烯,两人也因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。在同一天,华为宣布与曼彻斯特大学合作研究石墨烯的应用,共同开发ICT领域的下一代高性能技术,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。

   这绝对不是华为一项普通的合作项目,因为此前任正非曾声称:未来10至20年内将爆发一场技术革命,即“石墨烯时代颠覆硅时代”。所以,华为跟曼彻斯特大学的合作,显然带有未来的战略布局意义。

   新生活開始的地方

   这项技术对于产油国来说,是巨大的利空。石油这种“黑金子”将被石墨烯这种新的“黑金子”所取代。石油国家的政治地位和收入将急剧下降,他们在过去数十年积累起来的数万亿美元的储备资产,将如烈日下的冰山一样开始融化,逐步消失。

   从迪拜到利雅得,从阿布扎比到莫斯科,那些源自石油的权力、财富、荣光和傲慢,将逐步变得斑驳陆离,最终成为梦幻泡影。

   在页岩油、石墨烯的打击下,相当一批依靠石油致富的国家,可能被经济危机拖入深渊,陷入国家破产。而俄罗斯,如果未来再不进行实质性的改革,很有可能彻底沦为一个二流国家。至于中东、北非在国际地缘政治中的地位,将变得无足轻重。

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风雨几十载润物细无声

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