諾貝爾獎(jiǎng)獲得者安德烈·蓋姆：石墨烯的應(yīng)用機(jī)會(huì)是無(wú)限的

0月13日，石墨烯領(lǐng)域奠基人，諾貝爾獎(jiǎng)獲得者蓋姆教授在中國(guó)發(fā)展50人論壇-石墨烯專題研討會(huì)，暨安德烈德通石墨烯金秋荼話會(huì)上發(fā)表致辭，他在演講中指出，我們可以做各種各樣的石墨烯的應(yīng)用，當(dāng)然還有其他的材料的結(jié)合，2D的材料，這都可以給大家提供一個(gè)很大的平臺(tái)來(lái)利用，根據(jù)不同的需求，根據(jù)具體的應(yīng)用，具體的行業(yè)，有很多的機(jī)會(huì)，現(xiàn)在都是無(wú)限的。

石墨烯領(lǐng)域奠基人，諾貝爾獎(jiǎng)獲得者安德烈·蓋姆教授 安然攝影

以下為安德烈·蓋姆演講原文：

大家好，首先非常榮幸能夠來(lái)到青島，天氣也是非常好的，每次來(lái)的時(shí)候這個(gè)天氣都很好。我也是一個(gè)做基礎(chǔ)科學(xué)的科學(xué)家，所以說(shuō)我是主要研究基礎(chǔ)科學(xué)的，但是我也跟幾家公司和大學(xué)進(jìn)行合作，所以說(shuō)我也在產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域有所接觸，包括石墨烯的產(chǎn)業(yè)化。所以說(shuō)我也積累了一些個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)和看法，首先我們來(lái)看一下宏觀的政策方面，包括宏觀的產(chǎn)業(yè)方面，有的時(shí)候你可能感覺到非常的失望，那就是石墨烯并沒(méi)有像阿里巴巴，以及像中國(guó)的互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)發(fā)展的這么快，主要它不像軟件一樣只需要編幾行代碼就可以成為千億富翁，在幾個(gè)月之內(nèi)就可以成為富翁這樣的情況。所以說(shuō)石墨烯的發(fā)展它可能至少需要30到50年的時(shí)間才會(huì)有一個(gè)成熟的材料，而石墨烯有很大的機(jī)會(huì)，包括它有很多的產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用，包括它是最好的也是最薄的材料，所以在很多性能方面它都是比較好的，它比其他的材料要好的多，它有很多的應(yīng)用，包括從學(xué)術(shù)到產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用。當(dāng)然從學(xué)術(shù)到產(chǎn)業(yè)還需要至少5年的時(shí)間，才能夠真正實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用，從實(shí)驗(yàn)室走入到產(chǎn)業(yè)當(dāng)中，才能夠真正研制出一些消費(fèi)性的產(chǎn)品。

為什么會(huì)有石墨烯這個(gè)產(chǎn)業(yè)？之前的演講者已經(jīng)提到過(guò)了，這是一個(gè)非常好的材料，包括它的厚度，以及韌性都是非常好的，在所有的材料的結(jié)構(gòu)當(dāng)中，包括鋼鐵、硅、塑料等等，它都有自己的優(yōu)越性，很多的材料都是3D的，比如說(shuō)還有很多的材料他們是2D的，他們可能只有一個(gè)分子甚至一個(gè)原子那么厚。而且除此之外，當(dāng)你拿著這個(gè)材料的一層，它的性能有的時(shí)候會(huì)跟整個(gè)材料是一樣的，但有的時(shí)候是不一樣的，如果你把這個(gè)材料的一層切下來(lái)的話，它們的性能就會(huì)有所改變，有一些性能就完全消失了。

那么我們面臨各種各樣的材料，不僅僅是石墨烯，我們還有其他的2D材料，比如說(shuō)氮化硼的材料，他們都是2D的，這個(gè)是列出的很多2D材料，在5年之前很多的材料是不能生產(chǎn)出來(lái)的，但是現(xiàn)在已經(jīng)有了很大的進(jìn)步。在2D材料當(dāng)中我們談?wù)撟疃嗟木褪鞘?，有的時(shí)候石墨烯有這種特性，比如說(shuō)它的導(dǎo)電性是非常好的，但是在其他的方面可能并不是特別好，它們就可以由其他的2D材料取代，根據(jù)所需要的特性來(lái)選擇合適的2D材料取代石墨烯。雖然在學(xué)術(shù)界的領(lǐng)域，大家談?wù)撌┍容^多，但是在其他的一些特性方面，可能石墨烯還是比較短缺的。

談到有很多的2D材料可以選擇，可能我們?cè)?0年之前根本就沒(méi)有發(fā)現(xiàn)，而人類發(fā)展的歷史總是來(lái)利用我們各種各樣的材料，包括我們身邊的材料，石頭、木頭等等，我們消費(fèi)的也是身邊最容易找到的材料，而其實(shí)這種2D材料在一定的領(lǐng)域之內(nèi)，它的應(yīng)用也是非常大的，但是它們可能需要10年甚至上百年的時(shí)間才能真正實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，這一點(diǎn)也是無(wú)可避免的，這樣的話可以真正提高人類的生活。而對(duì)于在這方面產(chǎn)業(yè)相關(guān)者以及政策的決策者，必須要有足夠的耐心，所有的產(chǎn)業(yè)發(fā)展都需要一定的時(shí)間，包括材料科學(xué)更是如此，我們也需要等待，需要有足夠的耐心，真正實(shí)現(xiàn)這個(gè)產(chǎn)業(yè)化，包括石墨烯可能也需要另外5到10年的發(fā)展。

那么在五年之前談石墨烯的應(yīng)用，比如說(shuō)在2004年的時(shí)候人們談它的應(yīng)用根本是不可能的，應(yīng)用還遙遙無(wú)期，因?yàn)槟莻€(gè)時(shí)候我們只能在實(shí)驗(yàn)室里面做，只能夠產(chǎn)生非常小塊的非常少數(shù)量的石墨烯，它只能用于進(jìn)行科研，我記得在2009年的時(shí)候，我和成教授一起開發(fā)了孵化石墨烯，產(chǎn)業(yè)找到我們，公司找到我們，說(shuō)我們需要你們的材料用到我們產(chǎn)業(yè)當(dāng)中，那個(gè)時(shí)候我跟他說(shuō)，我們的這個(gè)材料非常非常小，那個(gè)時(shí)候公司還跟我們說(shuō)，沒(méi)有關(guān)系，我們也可以用一立方米的材料，對(duì)我們來(lái)說(shuō)就是足夠了。而現(xiàn)在已經(jīng)有了很大的改變，僅僅在五年之內(nèi)，現(xiàn)在我們這個(gè)材料可以用到各種各樣的領(lǐng)域，包括晶圓的生產(chǎn)，可以生產(chǎn)多層以及單層的生產(chǎn)，而且我們可以將它用于各種各樣的電子元器件等等。

這個(gè)是關(guān)于石墨烯的應(yīng)用，來(lái)自學(xué)術(shù)界的，包括來(lái)自于產(chǎn)業(yè)界對(duì)于石墨烯的想象都是非常豐富的，他們覺得可能有10萬(wàn)多個(gè)應(yīng)用，我們可以做這個(gè)做那個(gè)，就像科幻片一樣。所以在過(guò)去的幾年里，有些應(yīng)用是這么的廣闊，所以我們可以評(píng)估在今后這些年它將替代硅成為下一代集成的材料，所以有可能這將會(huì)用在DNA的測(cè)序還有其他各種學(xué)術(shù)的應(yīng)用、各個(gè)領(lǐng)域。所以我想談一下，給大家舉兩個(gè)例子，也就是在哪里，而且實(shí)際上他們已經(jīng)在運(yùn)行當(dāng)中了，也就是消費(fèi)材料不僅僅是工業(yè)上的材料，主要是用在這些復(fù)合材料上，比如說(shuō)涂料、電池，在剛才的發(fā)言人都講到了。

談到熱管理，這里有很大的產(chǎn)品，所以在中國(guó)的衛(wèi)星行業(yè)上，還有空間行業(yè)上，我參與了很多的公司，比如說(shuō)我們把石墨烯用在LED上，我們很驚訝的看到這提高了很多的產(chǎn)品性能，比如說(shuō)溫度可以提高15度，也就是在能源節(jié)約上更好，所以您可以看到這些，在網(wǎng)上都可以買到這樣的材料。還有就像我們很多的樂(lè)隊(duì)都可以用到這樣的材料，有意思的是這些業(yè)務(wù)作為學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)，我們實(shí)際上并不了解它實(shí)際上的運(yùn)行，多數(shù)人這么說(shuō)，因?yàn)槭沁@么相似的導(dǎo)電性，在多數(shù)情況下我們用石墨是用來(lái)熱管理，熱導(dǎo)，這是很重要的它的可以從石墨烯熱表面的切割都是很有利的。比如說(shuō)從更多的案例中都存在現(xiàn)在的產(chǎn)品當(dāng)中，而且這些還沒(méi)有研究它具體的機(jī)制，所以現(xiàn)在這個(gè)行業(yè)的情況就像如果沒(méi)有我們建議的話，他們不斷的是在嘗試著，就像做飯一樣，他們總是用各種方法去嘗試，或者來(lái)尋找這些材料能夠用在什么什么樣更多的領(lǐng)域，我們也應(yīng)該聽取更多的反饋。

另一個(gè)建議，我們用于不同的這些復(fù)合材料，也就是人們一開始可以看到總是說(shuō)石墨烯是多么好，用于這些復(fù)合的材料，它有的時(shí)候可能還沒(méi)有達(dá)到這么完美的程度，多數(shù)情況下它是用在這些電子上面，比如說(shuō)一個(gè)石頭從空中掉到窗戶上可能會(huì)打碎，現(xiàn)在我們用了石墨烯的材料，這些復(fù)合材料就可以保護(hù)您的健康和安全，而且改進(jìn)和提高產(chǎn)品的效率。當(dāng)然在電子方面上，不僅僅是在這個(gè)領(lǐng)域，剛才很多專家也談到過(guò)石墨烯用在輪胎上，我不是很確定，當(dāng)然有數(shù)千個(gè)出租車在北京都使用石墨烯輪胎，很遺憾我還不知道這些具體的效果。這至少證明了我們有很大量的輪胎是基于石墨烯的應(yīng)用，我們需要去調(diào)查一下，所以這種復(fù)合材料也就是碳纖維使用石墨烯的情況，已經(jīng)在空間行業(yè)上應(yīng)用了。

一個(gè)案例是您可以買一雙鞋，也就是這樣的運(yùn)動(dòng)鞋，是石墨烯強(qiáng)化的鞋底，當(dāng)然我沒(méi)有參與這個(gè)工作，我知道它的結(jié)果是50%的強(qiáng)度提高了，而且50%的更有彈性和更堅(jiān)實(shí)，穿起來(lái)更有抓地力，所以也提高了體育運(yùn)動(dòng)的效率。當(dāng)然這也是我們石墨烯發(fā)展的一個(gè)應(yīng)用，所以這樣迅猛的應(yīng)用以前從來(lái)沒(méi)有過(guò)。還有一個(gè)應(yīng)用我可以談一下，我可以談好幾個(gè)小時(shí)，可能我們今天下午會(huì)有很多這樣的討論，但是我要講最有意思的一個(gè)案例，也就是在中期的應(yīng)用當(dāng)中是我最喜歡的材料，不一定是石墨烯，它是它的下游衍生品，這是一種材料，現(xiàn)在已經(jīng)有了，當(dāng)然它是可以大量的生產(chǎn)，您看到可以做出很好的膜，所以這些材料是有不同的厚度，可以做出好幾平方米很薄的材料，根據(jù)您的需求，這個(gè)實(shí)驗(yàn)可以讓大家了解它是多么的與以前不同。我們可以看到它本來(lái)是真空的，又是透氣、透水，它有非常微小的洞，所以我們做了很多的氣體實(shí)驗(yàn)，這是完全滲透性的，任何材料都可以滲透，比如一厘米的玻璃都可以。當(dāng)然我們也看看水在這方面的滲透是怎樣的，您可以看到10微米厚的膜，然后把它加熱，您可以看到蒸汽從這里出來(lái)，一般來(lái)說(shuō)這是沒(méi)有阻力的，如果是談到水的晶圓的話。所以這是一個(gè)非常與眾不同的，它可以收縮，在水的情況下就變成完全是滲透性的，可以讓蒸汽穿過(guò)，所以它也是很好的應(yīng)用，它可以用作篩子，可以過(guò)濾所有的這些分子，事實(shí)上這是非常小的分子，比如海水中的分子都可以留下來(lái)。所以在過(guò)去的兩年當(dāng)中，我們控制切割，在這個(gè)級(jí)別上做了很多的學(xué)術(shù)研究，現(xiàn)在我們用它做過(guò)濾，也就是在海水應(yīng)用當(dāng)中，這樣就可以使凈水在這個(gè)篩子上過(guò)去。

所以還有很多的應(yīng)用，關(guān)于它的功能，這些材料是另一個(gè)案例，當(dāng)然它過(guò)不去，因?yàn)槟梢钥吹剿母鞣N各樣的油料的應(yīng)用，但是它是可以看到用這個(gè)膜可以分離，所以你可以看到輕脂性的油料可以在這個(gè)膜上被分離出來(lái)，一厘米的情況下也可以滲透過(guò)來(lái)。所以屬于當(dāng)你需要改變很多篩子的直徑，你也可以做各種各樣的應(yīng)用。我還要提一下，比如說(shuō)您可以完全清除所有的功能，只留下一個(gè)，也可以完全消除這些應(yīng)用。所以回到這些氧化石墨烯，當(dāng)然石墨是很硬的，它是銅制的，它很難變成膜，但是這個(gè)技術(shù)可以做出非常穩(wěn)定的膜來(lái)，用石墨來(lái)做，放在任何表面上，當(dāng)然它在熱和化學(xué)上都是穩(wěn)定的，這些材料您可以用在很多比如侵蝕性的物質(zhì)上，高溫的環(huán)境下，您可以蓋在任何的材料上，用這個(gè)很薄的膜來(lái)覆蓋，它可以承受熱，還有酸堿質(zhì)，或者剎車片上，這是我的主意，關(guān)于工業(yè)的應(yīng)用。

所以這種石墨的涂料，這是來(lái)自氧化石墨烯，它就剪成這樣非常新型的涂料，所以它們就像姐妹一樣，非常好的輔助彼此，使這些材料在現(xiàn)在的應(yīng)用當(dāng)中更加體現(xiàn)出它好的性能，比如說(shuō)在以輕脂性的油料分離方面，我想它應(yīng)該在工業(yè)上在未來(lái)得到更多的開發(fā)，當(dāng)然我們也聽到了剛才的發(fā)言人談到其他的應(yīng)用，比如女性石墨烯還有男石墨烯等等，所以我們看到CVD石墨烯都是準(zhǔn)備好了應(yīng)用了，當(dāng)然這里有很長(zhǎng)的名單，除了電子鞋方面，今天早上徐教授也談到了其他的應(yīng)用，還有比如說(shuō)儲(chǔ)能、燃料電池等等，還有同位素的分離等等。

所以我們作為政策制定者，我們?cè)谔幵谶@樣一個(gè)工業(yè)應(yīng)用和開發(fā)的年代，也就是新材料的創(chuàng)新年代，我們很高興有很多機(jī)會(huì)，但是問(wèn)題是它不僅僅是差別，比如說(shuō)學(xué)術(shù)和行業(yè)之間的溝通，行業(yè)總是在尋求比較好的材料，就像我們做飯的這些原料一樣，總是尋求更好的性能，所以有很多機(jī)會(huì)來(lái)開發(fā)它的功能，來(lái)解決這些具體的問(wèn)題。比如說(shuō)厚度上，或者說(shuō)把10減到2，大的尺寸，小的尺寸，小的一般是用來(lái)做復(fù)合材料，大的尺寸用來(lái)做強(qiáng)度更高的材料，所以這是可以做一些功能化的開發(fā)，可以分散油料，也可以擴(kuò)散水。所以我們可以做各種各樣的石墨烯的應(yīng)用，當(dāng)然還有其他的材料的結(jié)合，2D的材料，這都可以給大家提供一個(gè)很大的平臺(tái)來(lái)利用，根據(jù)您的需求，根據(jù)您具體的應(yīng)用，具體的行業(yè)，有很多的機(jī)會(huì)，現(xiàn)在都是無(wú)限的。感謝。

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