手机5秒充电成为可能青岛正研究

    前不久，美国科学家研发出一种新型超级电容器，其充电速率远远高于普通电池，用其为一部苹果手机充满电仅仅需要5秒钟。制造这个电容器的基础材料，是石墨烯。

    在新材料领域，石墨烯受关注程度之火爆，让人惊叹。甚至诺贝尔奖评委会的反应也超乎寻常——2004年，英国科学家成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯，从而证实它可以单独存在，仅6年之后，他们就获得了诺贝尔物理奖。

    作为全国石墨资

源三大主要产地之一的青岛，在这场新材料的研发与应用中也不甘人后，不管是石墨烯的分离制备技术，还是新材料的应用，已经处在了爆发的前夜。

    分离技术青岛“出新”

    一克上千元，这就是优质石墨烯当前的价格。

    在青岛大学国家重点实验室培育基地的一间实验室里，青大泰山学者刘敬权教授指着一个装有黑色溶液的瓶子告诉记者，现在大家所用的石墨烯，大都是粉末形态，保存在溶液中，“因为它们很容易聚附在一起。”

    据记者了解，现在国内多地都上马生产石墨烯的生产线。但刘敬权告诉记者，目前这些生产线生产的基本都是“石墨微片”，也就是多层石墨烯。“完美的石墨烯，也就是单层结构体，还没有大规模的工业化生产。”

    目前，石墨烯的分离制备方法有多种方式。一般来说，较大规模的石墨烯制备都是采用氧化还原法，“因为要用到强酸等强氧化剂，对环境影响比较大，而且生产出的石墨烯片小，会产生逆向聚集。”刘敬权说，这也就是为什么实验室里的石墨烯要保存在溶液中。

    在如何有效分离出单层石墨烯并降低成本的道路上，刘敬权和他的团队已经迈出了关键一步。“诺贝尔奖得主分离石墨烯的方法是用胶带一层层剥离，这种方法显然不能用于大规模生产。”但这种方法启发了刘敬权，通过两年的研究，他发明了新的方法。

    “氧化还原法剥离出来的石墨烯，表面会破坏其结构，而且容易集聚。我们就是要研究如何避免这两个问题的出现。”刘敬权的办法，是以高分子作为媒介，采用物理剥离法，实验室实验已经成功分离出石墨烯，证明了这种方法的可行性。

    研究基本与世界同步

    对于石墨烯的研发应用，青岛市科技局已经立项攻关，项目经费达300万元，包括从石墨烯的分离方法到实际应用。

    在中科院青岛生物能源与过程研究所，崔光磊研究员带领的团队，正在进行将石墨烯应用于锂电池以及电容器上的研究。

    崔光磊的助手逄淑平副研究员告诉记者，“从锂电池上的应用来看，用石墨烯取代炭黑，可以大大提升电池的充电效率。”逄淑平表示，导电性好，表面积大，是石墨烯作为锂电池新材料的最大优势。

    逄淑平告诉记者，由于石墨烯具有许多特性，因此其产业前景非常广阔，除了能充当手机充电器、汽车锂电池，另外在电子、航天军工、生物、新能源、半导体等领域都有广泛的应用潜力，“石墨烯将彻底改变21世纪。”在石墨烯的“诞生地”曼彻斯特大学，研究人士们这样预言。

    国内外对石墨烯的研究可谓风起云涌。比如宁波已开工年产300吨石墨烯的项目，重庆、上海等地的科研机构和企业也有许多相关的成果宣布。目前全球有200多家公司涉及石墨烯的相关研究和开发，其中不乏IBM、英特尔以及三星等科技巨头。

    “中国在石墨烯的研究上，基本与世界保持同步。”刘敬权说。根据英国科技策略机构剑桥知识产权公司的最新数据显示，截至2012年年底前，英国企业和院校的石墨烯相关专利共有54个，中国的相关专利数量是其40倍，美国是其30倍。过去几年中，亚洲地区特别是韩国和中国的石墨烯专利活动显著增加。

    “一两年内，这个产业将会爆发。现在是爆发的前夜。”即使离最终的产业化还有相当的距离，但刘敬权仍然认定自己的判断。

    一个全新产业即将诞生

    石墨烯在青岛的研发，也正在进入这样一个前夜。

    在刘敬权办公室旁边的一间屋子里，两台机器刚刚到位。刘敬权告诉记者，这是他们订制的中试设备，石墨烯的分离制备即将进入实验室的中试阶段，“实验室中试主要是调整配方和工艺，大约三个月的时间吧，然后进入企业中试。中试阶段，我们就能达到年产百公斤石墨烯的能力。”刘敬权对中试的成功没有任何怀疑。

    逄淑平表示，从锂电池的应用研究上看，他们现在已经具备了中试能力。但在他看来，要想真正地实现大规模的产业化应用，石墨烯的成本与处理工艺仍是困扰着科研人员与企业的两大难题。

    石墨烯产业的发展在青岛有着得天独厚的优势。中国石墨在世界上储量第一、产量第一、销量第一、品种最全。我国石墨矿产储量为20亿吨，占世界石墨矿石总储量的72%，产量占全球产量的80%。作为全国石墨资源三大主要产地之一，青岛市占全国石墨矿产储量的22%。

    据记者从市科技局获悉，在石墨烯研发应用的立项中，也包括了青岛的相关企业。“已经有企业认识到了石墨烯作为新材料所具有的广阔应用前景，并愿意在这方面加大投入。”市科技局相关负责人说。

    有资源优势，科研机构和企业的结合，一旦能突破关键技术，青岛将迎来一个极具生命力的全新产业。（赵笛）