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前段时间这么火的超级材料石墨烯,为何卖不出去也没有人用?

利益相关,材料专业在读硕士生,研究方向是石墨烯及类石墨烯材料。
经常看到有人提出题主这样的问题,所以忍不住回答一下。

首先,不是“前段时间很火的超级材料石墨烯,现在卖不出去也没人用”,而是“前段时间被媒体狂吹的石墨烯,现在媒体不怎么吹了”。非材料、物理、电子等专业的人对这种材料的了解基本都是通过新闻,应该很少有非专业人士会去关注相关文献报道的,而新闻媒体人大多数是文科生(没有任何专业歧视意思)往往对这种材料只是一知半解就断章取义地乱写报道。就像某部很优秀的电影,你看到网上的好评铺天盖地,把这电影捧上神坛,而等你去看的时候会觉得也就这样么~石墨烯就是这样在前几年被新闻媒体不负责任地乱吹,所以现在不少人觉得这种材料也就像碳纳米管、富勒烯之流一样徒有虚名,昙花一现。但对从事材料研究的人来说,石墨烯剥掉那些神话,也是一种非常非常优秀的材料,甚至可以说是最优秀的纳米材料。

石墨烯的优秀在于其综合性能,而且作为一种纳米材料石墨烯在大量制备方面也非常有优势。石墨烯刚被发现的前几年,热度主要集中在凝聚态物理方面,制备方法也大多是气相沉积或者机械剥离。到今天,大批量生产方法主要是通过对石墨进行氧化-剥离-还原,比如Hummers法、电化学剥离、冷冻剥离等等,在实验室里用石墨作原料只需要硫酸、高锰酸剂、五氧化二磷、双氧水这些非常常见的化学品,再有一台超声破碎仪或者微波炉就可以制备还原氧化石墨烯,虽然这种方法做出来的质量比不上pristine graphene,但也够用了,而且真的工业化的话成本也可以缩减的很低。作为学材料的,我们的关注点往往在性能和用途上,石墨烯吸引人的性质在于高比表面积、高表面活性、电导率、电子迁移率、稳定性、生物相容性,这些性质几乎在任何领域都非常吃香,而且又没有明显的缺点,等真正工业化了成本低了,在各个领域相信都能有所应用。相比之下,近些年借着二维材料的热潮火起来的黑磷、过渡金属硫化物、Mxenes等,对物理学的人来说有着非常独特的价值,也有些很突出的性能,我们组也有做这些材料,但这些材料在实用方面跟石墨烯都有不小的差距,要么是性能比不上石墨烯,要么就是有不稳定之类的致命缺陷,可以预见,这些材料的热度持续不了几年,而对石墨烯的重视在很长一段时间内都不会减少。

再来解释一下题主说的“卖不出去也没人用”。先不说是不是真的这样吧,石墨烯的正式发现是在2004年,大批量制备方法比较成熟也是要到2008年左右,到现在为止8年吧,对于这样一种各方面都非常新奇的材料,这点时间就要求其市场化有点太苛刻了。石墨烯开拓了整个二维纳米材料的新领域,这个领域可以说是整个科学界与工业界此前都不曾涉足的,我们处理其他材料的方法在石墨烯身上是无法直接套用的,在搞清楚这种材料的性能、制备方法之后,还需要研究把它用在哪里、究竟怎么用,这都需要研究者们长时间的努力。而且就算在实验室中实现石墨烯的应用,将其引入市场还有很长的路要走,这点其他答主也都提到了。

本人才疏学浅,只是从自己专业的角度想到什么说什么,还请多指教。但我相信大部分对石墨烯有比较深入了解,或从事相关研究的人都会对这个材料充满信心的。

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