有業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，在國(guó)內(nèi)，石墨烯是傳奇還是傳說(shuō)。當(dāng)今市場(chǎng)上石墨烯的概念被炒的沸沸揚(yáng)揚(yáng)，關(guān)于高品質(zhì)石墨烯的相關(guān)制備的關(guān)注度卻在降溫，對(duì)石墨烯的下游應(yīng)用，也只是熱衷于概念的炒作，拿出幾款實(shí)驗(yàn)室初級(jí)樣品來(lái)沖擊大眾的視覺(jué)，卻又無(wú)法真正實(shí)現(xiàn)后期的規(guī)模化應(yīng)用，造成外界普遍認(rèn)為現(xiàn)在的石墨烯只是個(gè)概念和傳說(shuō)，做石墨烯的大都是在炒概念。

    那么，真正屬于二維材料，結(jié)構(gòu)“零缺陷”的高品質(zhì)石墨烯是如何來(lái)制備的，下游應(yīng)用目前又有了哪些突破，其中又存在著哪些問(wèn)題呢。為此，科技日?qǐng)?bào)記者獨(dú)家采訪了中國(guó)碳谷科技集團(tuán)首席專家戴加龍，讓我們一起來(lái)聽(tīng)聽(tīng)什么是真實(shí)的石墨烯。

    記者：現(xiàn)在石墨烯的理論概念大家都已知道，但實(shí)際操作中對(duì)石墨烯又是如何來(lái)深度理解的？

    戴加龍：現(xiàn)在業(yè)界對(duì)石墨烯的概念大多停留在理論上，實(shí)際上在真實(shí)應(yīng)用中石墨烯應(yīng)該理解為：納米+二維材料+石墨自身的性能。

    記者：現(xiàn)在我們明確了石墨烯在實(shí)際操作中的概念，那么對(duì)于高品質(zhì)石墨烯的制備您認(rèn)為應(yīng)該注意哪些問(wèn)題？

    戴加龍：石墨烯很多企業(yè)都說(shuō)能做，但屬于二維材料，結(jié)構(gòu)“零缺陷”的高品質(zhì)石墨烯，能做的卻是少之又少，我認(rèn)為實(shí)際操作中高品質(zhì)石墨烯的制備應(yīng)該包括前處理、中制備、后整理等3個(gè)階段。

    前處理：石墨是碳元素的一種同素異形體，石墨具有鱗片狀的層狀礦物質(zhì)結(jié)構(gòu)，其地質(zhì)成礦結(jié)構(gòu)有硫化礦、氧化礦、無(wú)煙煤經(jīng)過(guò)熱變質(zhì)轉(zhuǎn)化等多種，石墨就是這些礦物質(zhì)在地層的高溫高壓下，經(jīng)過(guò)中、深程度的區(qū)域變質(zhì)作用，碳質(zhì)氣化，結(jié)晶而形成的，因此他們各有千秋，性能各不相同，所以在石墨烯的選材上要根據(jù)其不同的性能和要求進(jìn)行對(duì)號(hào)入座。

    中制備：層狀礦物質(zhì)結(jié)構(gòu)的石墨在結(jié)晶過(guò)程中的堆積是A、B、C結(jié)合，它的層間作用力是范德華力，表面結(jié)構(gòu)非常完整，第四系引入的缺陷較多，對(duì)層間滑動(dòng)分離造成很大的影響。因此在制備過(guò)程中要特別重視二維材料結(jié)構(gòu)的完整性，并確保其徑厚比不小于1500，徑厚比是目前層狀礦物質(zhì)結(jié)構(gòu)中二維材料最重要的衡量指標(biāo)之一，具有較大的二維平面，所以首要考量的是徑厚比的大小，其次再考量二維材料層間的厚度。其實(shí)，最重要的一點(diǎn)目前我們所需要的是石墨烯原生態(tài)的二維效果，這也是其他石墨烯難以進(jìn)入下游最佳應(yīng)用的原因之一。

    后整理：制備出來(lái)的石墨烯初級(jí)產(chǎn)品離最終石墨烯成品還有相當(dāng)?shù)木嚯x，因?yàn)樵谥苽溥^(guò)程中層狀結(jié)構(gòu)在外力的作用下所形成的有一部分是三維材料、大部分是二維材料以及部分零維材料，還有伴生的其他物質(zhì)以及外部引入的雜質(zhì)，從而需要進(jìn)行重新結(jié)構(gòu)排列篩選和分級(jí)。通過(guò)篩選分出相應(yīng)的粒徑分布，從D5到D97的結(jié)構(gòu)排列，才能符合下游應(yīng)用所需的要求，從而充分發(fā)揮出石墨烯的真正性能。

    記者：其實(shí)，下游應(yīng)用才是石墨烯作為新材料被外界關(guān)注的重點(diǎn)，目前有眾多企業(yè)在生產(chǎn)石墨烯樣品，也將他們的樣品給下游應(yīng)用單位使用，以期獲得突破，而實(shí)際效果卻差強(qiáng)人意。你們公司與國(guó)家納米科學(xué)中心成立了國(guó)家級(jí)石墨烯應(yīng)用研發(fā)中心，并且做出了最好的石墨烯，那么你們?cè)谙掠螒?yīng)用中有哪些突破，何時(shí)能實(shí)現(xiàn)真正的應(yīng)用？

    戴加龍：缺乏高品質(zhì)石墨烯是制約石墨烯下游應(yīng)用拓展的一個(gè)瓶頸，2015年12月我們公司與國(guó)家納米科學(xué)中心聯(lián)合成立了國(guó)家級(jí)“納米技術(shù)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室”，并成立石墨烯應(yīng)用研發(fā)中心，在石墨烯的制備和下游應(yīng)用研發(fā)方面取得了突破性的進(jìn)展。

    海洋化工研究院作為海洋涂料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，為了研制性能達(dá)到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的富鋅底漆要求的石墨烯鋅粉底漆，采用了業(yè)界多家企業(yè)生產(chǎn)的石墨烯樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，都未能如愿，采用我們公司在江陰基地生產(chǎn)的高品質(zhì)石墨烯后，實(shí)驗(yàn)獲得了極大成功，在按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的鹽霧實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)時(shí)間已超過(guò)了2000小時(shí)，涂料性能仍然表現(xiàn)優(yōu)異，不久在高端產(chǎn)品上就會(huì)有比現(xiàn)在耐用數(shù)倍以上的防腐涂料面市。

    環(huán)境治理目前已經(jīng)上升到國(guó)家高度，未來(lái)10年我國(guó)將進(jìn)行大規(guī)模的環(huán)境治理，但是一直缺乏有效的治理利器，我們公司與中國(guó)科技開(kāi)發(fā)院江蘇分院等單位合作研發(fā)的用于大氣、水域環(huán)境治理的層狀結(jié)構(gòu)可見(jiàn)光催化產(chǎn)品已經(jīng)問(wèn)世。這是目前國(guó)際上唯一可用于大規(guī)模水質(zhì)處理的光催化技術(shù)及產(chǎn)品，其核心“可見(jiàn)光響應(yīng)的異質(zhì)間高效量子轉(zhuǎn)移技術(shù)”今年5月已經(jīng)通過(guò)江蘇省新技術(shù)鑒定。

    記者：根據(jù)您的經(jīng)驗(yàn)，石墨烯在下游應(yīng)用尤其是復(fù)合材料的應(yīng)用中目前還存在哪些問(wèn)題，如何去解決。

    戴加龍：石墨烯的微觀性能如何以宏觀的形式體現(xiàn)出來(lái)，目前至少存在兩個(gè)重要的問(wèn)題：如何將制備出的石墨烯均勻的加入到基體材料中？怎樣保證石墨烯與該材料存在一定強(qiáng)度的界面結(jié)合力？

    第一個(gè)問(wèn)題在于石墨烯應(yīng)用過(guò)程的分散，制備出的石墨烯普遍厚度為幾個(gè)納米左右，且極易團(tuán)聚，按照傳統(tǒng)的機(jī)械分散方式很難保證其能單片成立。分散狀態(tài)很差可能造成局域濃度較高，石墨化嚴(yán)重從而影響其性能的發(fā)揮。在一段較長(zhǎng)的工藝中，需要判別在哪一階段中加入較好，以高分子復(fù)合材料為例，原位聚合的方法更適合石墨烯的分散，石墨烯粉體與塑料粒子的共混方式則不利于石墨烯的分散。

    第二，石墨烯與其他材料僅存在微弱的范德華力，這種惰性的表面可能需要一定改性才可能在復(fù)合材料中有更好的相容性。不同的材料需要的改性劑往往也有區(qū)別，這需要做大量的實(shí)驗(yàn)。然而，有時(shí)在一些包覆的工藝中，加入改性劑反而影響了活性物質(zhì)與石墨烯之間的直接相互作用。

    戴加龍認(rèn)為，總之，石墨烯的成功應(yīng)用需要?jiǎng)?chuàng)新性的工藝和各個(gè)行業(yè)的密切合作才有可能得到真正實(shí)現(xiàn)。