從富勒烯到石墨烯,怪異的中國式創(chuàng)新

albert.tang

導(dǎo)讀：國內(nèi)對(duì)新技術(shù)的理解和開發(fā)，速度驚人,。但是有時(shí)候一些問題不由得讓人擔(dān)心,。

如果材料本身有意識(shí),，所有的材料一定都嫉妒石墨烯,。這家伙紅得發(fā)紫,，是當(dāng)下材料領(lǐng)域最耀眼的明星,。

  U  A( w8 h, K. x& t( L+ }' K細(xì)想下來,，我在材料科學(xué)這個(gè)領(lǐng)域居然混了將近20年了。96年是國家863成果10周年成果展覽,，想起當(dāng)時(shí)的盛況,，恍如昨日。

如果說那一年最耀眼的材料明星是誰,，當(dāng)之無愧的是富勒烯,。

不知道是偶然還是必然，20年,，人們對(duì)功能材料的最前沿的探索居然都集中在碳這個(gè)最常見的家伙身上,。這2個(gè)家伙的境遇和經(jīng)歷有著驚人的相似。都是單質(zhì)碳的不同表現(xiàn)形式,；都是諾獎(jiǎng)的成果,；都是集萬千寵愛與一身。不同的是,，富勒烯的結(jié)構(gòu)在自然界不存在,，是人用高的能量制備出來的，成為碳在自然界的第三種存在形式,；石墨烯的結(jié)構(gòu)本來就有,，只不過是將石墨的片層結(jié)構(gòu)進(jìn)一步分離到單層結(jié)構(gòu)而已,。

$ |4 G0 K( v, Q" ^5 z更加詭異的是，這2個(gè)東西居然都被人們寄予數(shù)不清的期望：儲(chǔ)能,，超導(dǎo),，光電，信息存儲(chǔ),，從新能源到生物醫(yī)藥,，其跨界之大簡(jiǎn)直無出其右，似乎這個(gè)東西可以解決人類所有的問題,。

( s2 t# j9 L+ {3 w8 ]& h4 P/ i/ O& `* Z5 j富勒烯從問世以來，研究其合成,，改性和應(yīng)用的論文汗牛充棟,。到今天，以富勒烯為基礎(chǔ)的應(yīng)用成果在哪里,？環(huán)顧四周,，我們茫然不知。
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5 i/ N3 l' I0 e' f& E7 g1 t2 r9 X石墨烯的今天,，與富勒烯何其相似乃爾,！
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+ a5 l* L  |/ h) G  ~目前最靠譜的似乎是在新型的電池中，更確切的說實(shí)在新型超級(jí)電容器中的應(yīng)用研究,。但是,，似乎人們或有意或無意的都回避了一個(gè)問題，石墨烯的批量制造問題,。這個(gè)與納米材料的狀況很接近,。石墨烯的很多特別性能都是建立在其單層結(jié)構(gòu)上。但是批量獲得一個(gè)原子厚度的石墨單層在未來的幾年我看不到希望,。最終很可能走向這樣的結(jié)果：像當(dāng)年的納米材料一樣,，我們對(duì)石墨烯的制造會(huì)漸漸淪為比較薄的石墨片狀結(jié)構(gòu)，至于到底是單層還是幾十層或者更多,，天知道�,。�納米材料的批量制造技術(shù)就是如此，我們很快就將納米材料的制造技術(shù)降低到如何將尺寸做到100納米下,，至于納米材料最基本的要求,，即對(duì)其微觀結(jié)構(gòu)的排列，誰去管他�,。┎坏貌怀姓J(rèn),，我們?cè)趯?duì)新興技術(shù)的庸俗化方面的本事的確不小。

. f3 l$ |9 m+ Y% ^國內(nèi)的對(duì)新技術(shù)的理解和開發(fā),，速度驚人,。但是有時(shí)候一些問題不由得讓人擔(dān)心,。

江蘇已經(jīng)出現(xiàn)了一大批用石墨烯為名頭的企業(yè)。我都不知道在石墨烯的批量制造還沒有影子的情況下,，他們拿什么去銷售,。但是，人家就是有本事每年將石墨烯銷售了幾千萬甚至更多,。據(jù)說主要用于LED的散熱,。用腳趾頭也能想得到，他們的所謂的石墨烯其實(shí)就是石墨（這個(gè)東西本來即使片狀結(jié)構(gòu),，本來就可以導(dǎo)熱和導(dǎo)電）,。無非是利用一個(gè)噱頭增加銷售，獲得國家經(jīng)費(fèi)支持,。這種做法對(duì)石墨烯的未來開發(fā)到底是好是壞,，目前不得而知。好處是,，企業(yè)用這種方法是石墨烯在市場(chǎng)推廣方面先混一個(gè)臉熟,，真的技術(shù)突破了，大家只會(huì)驚喜大大的,。也就是賺足了吆喝,，造足了聲勢(shì)，降低了未來的市場(chǎng)接受難度,。壞處就是怕一群混蛋攪渾了一池春水,，壞了名聲。以后即使真的有了好的石墨烯技術(shù),，在資本市場(chǎng)和產(chǎn)品市場(chǎng)也沒那么吸引眼球了,。那樣的話，對(duì)那些辛辛苦苦從事石墨烯的開發(fā)的機(jī)構(gòu)來說,，絕對(duì)是災(zāi)難,。

我暗自祈禱（盡管我不知道向誰祈禱，我不信任何神）,，石墨烯不要走了富勒烯的老路,。
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批量制造單層石墨烯從09年開始就不是什么難題

就是在銅箔基底上化學(xué)氣相沉積。現(xiàn)在國內(nèi)賣化學(xué)氣相沉積做單層石墨烯的爐子的廠商都一堆了,。而且買石墨烯做下游正經(jīng)的應(yīng)用肯定要做拉曼光譜表征,，這是最基本的質(zhì)量控制，沒有人如你所說的這么傻,。拉曼光譜很容易分辨石墨烯是單層還是多層,，而且拉曼光譜儀早就被國內(nèi)廠商給白菜化了

你怎么能用過時(shí)的錯(cuò)誤的信息來誤導(dǎo)不了解內(nèi)情的讀者

2 F* A* Q+ W8 ?7 O0 Q. ?批量制造單層石墨烯至今仍是難題
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+ M) m7 F( r0 Y; B7 C1 [  N+ y/ a雖然CVD以及各種變種CVD在單層石墨烯制備方面已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，最近已經(jīng)可以制造厘米級(jí)的單層石墨烯單晶,。但是從工業(yè)制造或者商品化制造的角度來說,，批量制造石墨烯仍然存在巨大的困難,。
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( N9 T) M0 a) ?" K困難1：

2 d: S% |2 c) V6 E高品質(zhì)單層石墨烯的制備規(guī)模，受限于CVD設(shè)備的腔體尺寸�,，F(xiàn)有CVD方法還不能實(shí)現(xiàn)單層石墨烯的連續(xù)制備,。雖然日本人展示過所謂的長(zhǎng)達(dá)100米的石墨烯，但是材料表面破洞很多,，完全不堪使用,。CVD石墨烯的連續(xù)制備技術(shù)以及產(chǎn)品良率問題，目前都還沒有解決好,。

困難2：

高質(zhì)量的石墨烯轉(zhuǎn)移方法,，常用的濕法刻蝕轉(zhuǎn)移，往往帶來褶皺,、雜質(zhì),、破損等問題，難以實(shí)現(xiàn)大批量的轉(zhuǎn)移,；多年前韓國人搞的輥對(duì)輥技術(shù)，根據(jù)國內(nèi)一些廠商的實(shí)踐表明,，存在很多細(xì)微但是難以解決的問題,，也不堪使用。

# L; a0 ?; j3 ^/ D/ G困難3：

( Z- \+ ~% F+ a3 a困難1和困難2的結(jié)合,，即實(shí)現(xiàn)CVD石墨烯的連續(xù)化制備和轉(zhuǎn)移,，兩者匹配對(duì)接，形成自動(dòng)化的生產(chǎn)技術(shù),，這在前兩個(gè)困難沒有解決的情況下是沒有啥出路的,。
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困難4：

即使解決了上述三個(gè)困難,，石墨烯面對(duì)現(xiàn)有的一些技術(shù)并不存在多少優(yōu)勢(shì)，比如ITO,，比如碳納米管膜，比如納米銀線,。,。石墨烯面臨強(qiáng)勁的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，能否勝出還很難說,。

/ H9 |! c( r) t  W' X% ?困難5：
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即使石墨烯連困難4也解決了,，還有個(gè)商業(yè)角度的困難：為了干掉ITO，石墨烯售價(jià)必然不能高,，于是乎產(chǎn)品的附加值太低,，利潤(rùn)率太低。
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困難6：
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有些人借著石墨烯的名頭渾水摸魚,、掛羊頭賣狗肉,，敗壞行業(yè)的聲譽(yù),，摧殘行業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)前景，令人憂慮,。從兄臺(tái)的帖子來看,，想必平時(shí)也看了些這方面的資料。殊不知石墨烯有關(guān)的新聞和會(huì)展,，炒作風(fēng)氣過甚,，不少已經(jīng)淪為資本運(yùn)作和股市操作所需的故事了。
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有此六難,，樓主的說法其實(shí)并不為過,。他的擔(dān)心在很多真正關(guān)心在意石墨烯發(fā)展的人的心里，也都有類似的擔(dān)心,。尤其是困難6,，令人無奈。
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+ O7 ~2 ]7 [- ?6 v6 k$ J" D" g兄臺(tái)此言深得我心
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9 f* a. v  H, V一些網(wǎng)友對(duì)某些技術(shù)成果的理解和我的一個(gè)曾經(jīng)的合伙人很像,，聽風(fēng)就是雨,。他們往往會(huì)把宣傳上的，理論上的以及理想狀態(tài)下的東西當(dāng)作實(shí)際存在的東西,�,？墒鞘聦�(shí)上我們真正從事材料科學(xué)研究的人對(duì)此中苦真是不足為外人道。

一個(gè)蒙脫土的插層化合物,，到現(xiàn)在都沒有真正被市場(chǎng)接受,。
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& \' c" ~6 t0 C* d9 R. c想石墨烯這樣的高表面能的東西要穩(wěn)定存在并使用談何容易？
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而行業(yè)內(nèi)的人士如果不是專心于后續(xù)的開發(fā),，而是熱衷于炒作概念,，破環(huán)型開發(fā)技術(shù)資源，那么后果絕對(duì)是災(zāi)難性的,。
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7 U3 }( H: L' ]0 m4 w" G有朋友提醒我說,，不要忽視資本的逐利力量。
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言外之意只要真的有好的技術(shù),，不愁沒人支持,。但是這些人不知道的是，如何評(píng)價(jià)一個(gè)新技術(shù),，尤其是材料科學(xué)的技術(shù),，本身就是很不容易的事情，它需要很多的配套條件才可以,。事實(shí)上,，很多的材料科學(xué)技術(shù)成果，需要花一半的精力在后面的純粹應(yīng)用測(cè)試方面,。這個(gè)工作室需要大量的投入的,。沒有足夠的資本支持和下游應(yīng)用支持,，基本是沒戲的。

) ^5 e' o  E2 V6 h8 \) k現(xiàn)在的商業(yè)石墨烯多是多層或單層石墨烯片

, ~2 D3 W% |) U6 g* H% P每片大小不固定,，幾百微米到幾十納米都有,，這個(gè)跟完全的單層石墨烯固然不同，但跟石墨也是不同的,。用作電極的時(shí)候的確電子傳導(dǎo)性是不錯(cuò)的,。

% B: [3 ?: B; D: s! D3 R至于富勒烯，富勒烯及其衍生物也是很好的電極材料,，如PCBM,，現(xiàn)在在太陽電池里很有用，雖然貴,，但用量也不多,。
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$ |  A4 r5 I* F% F0 ?& ^- M" \* S炒作的時(shí)候夸張，但也不能走另一個(gè)極端,，它們的確是有用的,。
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* ^; ]0 y( @. e$ X* X) Q  B正常的現(xiàn)象不要太感慨了。

. k* i* k2 o: c4 r& O7 X  k一個(gè)表現(xiàn)出了極特殊,，罕見的理化現(xiàn)象的材料自然是值得科學(xué)界興奮的,。之后它能如何應(yīng)用，大規(guī)模生產(chǎn),，是否能商業(yè)化本來就是一個(gè)很漫長(zhǎng),，充滿不確定性的過程,。
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& j# g( H- T" r' o, l( K+ t比如說鋁,，從發(fā)現(xiàn)到大規(guī)模制備化了50多年，再到真正應(yīng)用到日常生活又是幾十年,，到成為最常見和重要的金屬又是幾十年,。

  U* D5 w- J4 B5 t' g  ^, l說到富勒烯，樓下提碳納米管一定不知道碳納米管也可以算富勒烯的一種,。而他們?cè)谏�物醫(yī)學(xué)界的運(yùn)用也在逐漸走出實(shí)驗(yàn)室,，25年很長(zhǎng)么？
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: j! Z7 D/ m/ s9 x, T# s至于石墨烯,，假的是很多,，單真的也不少。常州那個(gè)50噸是比較實(shí)在的,，單層制備也不存在難度,，也有不少產(chǎn)品。更不用說石墨烯粉了,。至于說啥時(shí)候能在身邊看見,，25年真不長(zhǎng),。

' E! }. B* B# Y6 \9 H; B20年前我的本科論文就是OLED材料，可惜我沒那個(gè)耐心做下去,，而且做下去九成九也是個(gè)死,，但這真是太正常了。至于期望和現(xiàn)實(shí)的落差,，不是永恒,，普遍地存在么？比如照片,，婚姻還有共產(chǎn)主義接班人,。

現(xiàn)在是鈣鈦礦

最近Science陳煒的文章，稱已初步綜合解決幾大難題
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+ d) `  q' f) E# v即不穩(wěn)定性,、滯后效應(yīng),、大面積制備(>1cm2），此工作掛了韓禮元和G神的雙重名頭,，在1平方厘米實(shí)現(xiàn)了18%的穩(wěn)定效率,，看上去不錯(cuò)，據(jù)說已有風(fēng)投意向了,，去他們那里工作一把鍍鍍金,，沒準(zhǔn)有機(jī)會(huì)弄到原始股……
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3 h% g0 M: B& K( B3 b4 K. b+ [9 G, N1 p鈣鈦礦（主要指的是有機(jī)無機(jī)雜化鈣鈦礦MAX3）這個(gè)材料很有意思，電子和空穴都能很好的傳導(dǎo),，和石墨烯這種只傳導(dǎo)電子的不同,，而且它的晶界和傳統(tǒng)的硅電池不同，不但不是電流消耗區(qū),，反而是增強(qiáng)區(qū),。自從12年G神那篇文章出來，一開始大家主要是想方法做效率,，去年自從那次廈門會(huì)議以后,，這一年有不少組在努力做機(jī)理了，出來了不少有意義的結(jié)果,，現(xiàn)在20.6%的最高效率也是眾人努力的成果,，希望明年我的組也能攻克瓶頸，呵呵……,。
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確認(rèn)一下,！“鈣鈦礦（主要指的是有機(jī)無機(jī)雜化鈣鈦礦MAX3）這個(gè)材料很有意思，電子和空穴都能很好的傳導(dǎo),，和石墨烯這種只傳導(dǎo)電子的不同,，”這段確定無誤？今天我們還在討論石墨烯作為雙極性零帶隙半導(dǎo)體的特殊性呢。

那就奇怪了,，如果是這樣的話就不應(yīng)該用石墨烯做上電極了
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n-i-p結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦電池里上電極必須傳導(dǎo)空穴而隔絕電子,，下電極相反，否則電子和空穴容易復(fù)合,。石墨烯作空穴傳導(dǎo)材料我還沒聽說過,，所謂石墨烯的雙極性零帶隙應(yīng)該是各向異性的吧？通常說石墨烯電子傳導(dǎo)優(yōu)異是指的其水平方向電子有效質(zhì)量接近于零,，零帶隙也是這個(gè)方向,，垂直方向是有勢(shì)壘的，帶隙怎么可能為零,？而空穴傳導(dǎo)的話,，水平方向的空穴有效質(zhì)量應(yīng)該不小吧？也許是指的其垂直方向可以傳導(dǎo)空穴,？鈣鈦礦可以傳導(dǎo)空穴是與其框架結(jié)構(gòu)有關(guān)的,，石墨烯可能也應(yīng)如此。

7 J) v4 P% H% d& d5 g6 G/ a; n材料領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)用的突破,，往往和特殊歷史環(huán)境匹配的,。比如戰(zhàn)爭(zhēng)和冷戰(zhàn)，那時(shí)候是不計(jì)較成本尋找突破再突破,，然后才有了各種應(yīng)用的嘗試,。

我擔(dān)心的就在于此。

材料科學(xué)的突破是依賴于很多匹配條件的,。也就是說,，其實(shí)他的成果的推廣是有一定的困難性和脆弱性的。

6 s1 c( ]8 D. T% v3 }% ~破壞性的開發(fā)之后帶來的是資本對(duì)其興趣的缺失,。這個(gè)就很討厭了,。那時(shí)候即使有好的東西出來，缺少配套和匹配條件,，也很容易夭折,。
就像現(xiàn)在,，如果一個(gè)人發(fā)明了一項(xiàng)技術(shù),，可以大幅度減低納米粉體的表面團(tuán)聚和生長(zhǎng)。這個(gè)時(shí)候如果他要融資或者申請(qǐng)經(jīng)費(fèi),，就面臨一個(gè)很尷尬的狀況,，可能無人喝彩。

1 W6 c6 u6 ?& k) w換個(gè)角度,，也許這種環(huán)境即將啟動(dòng)或者已經(jīng)啟動(dòng)了,，原本我不該說這個(gè)。但是一些類似的事情，不惜代價(jià)在可能突破領(lǐng)域砸錢的事情正在發(fā)生,，一些數(shù)字我知道后都覺得瘋狂,。

6 ~) d$ A+ v' U3 P“發(fā)明了一項(xiàng)技術(shù)”是“如果”，“無人喝彩”是可能你的前提條件太多了,，知識(shí)分子嘛,，往往想的太多擔(dān)心太多，所以有“杞人憂天”這個(gè)成語,，從我們現(xiàn)在的角度看,，他的思考其實(shí)完全是符合宇宙運(yùn)行規(guī)律的，但是值得去擔(dān)憂嗎,？
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  d- N/ m/ {) q! L' H5 p" l你還是低估了資本逐利的決心和勇氣,，為了百分之百的利潤(rùn)，他們可以冒上絞刑架的風(fēng)險(xiǎn),。只要東西真的好,，能來利潤(rùn)，擔(dān)心沒人投資,？資本家分分鐘拿錢砸死你,。

------------------------我是美麗的分割線，轉(zhuǎn)發(fā)自“半導(dǎo)體行業(yè)觀察”-----------------------------

所羅門_x

還是那句老話,，沒立項(xiàng)如何申請(qǐng)資金？官員的政績(jī)?nèi)绾误w現(xiàn),？學(xué)校,，教授等如何提升知名度？一個(gè)項(xiàng)目牽扯的是一群人,，所謂一人得道雞犬升天,！如果不成功呢，反正是科學(xué)難題，誰又有本事證明咱們錯(cuò)了,？

面壁深功

富人烯也好,，石人烯也罷，印象中,，只要帶烯字音的幾乎都是珍品,。

albert.tang

面壁深功 發(fā)表于 2016-10-28 16:21
( r' b9 `6 Z8 \  ^: R' z富人烯也好，石人烯也罷,，印象中,，只要帶烯字音的幾乎都是珍品。

' e; l. @4 z" B物以“烯”為貴

albert.tang

所羅門_x 發(fā)表于 2016-10-28 15:22
6 l- \9 V* E$ H: u7 X還是那句老話,，沒立項(xiàng)如何申請(qǐng)資金,？官員的政績(jī)?nèi)绾误w現(xiàn)？學(xué)校,，教授等如何提升知名度,？一個(gè)項(xiàng)目牽扯的是一 ...

  Z+ s+ v7 {2 F/ V. l% d就像當(dāng)年的納米被炒爛