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自2004年，英国科学家安德烈·杰姆和克斯特亚·诺沃消洛夫等人制备出石墨烯以来，石墨烯便以优异的导电性和巨大的理论比表面积，拓展了电化学储能的应用前景，因而受到了业界人士的普遍关注。 作为碳单质家族的新成员，石墨烯与石墨、金刚石、富勒烯、碳纳米管有着巨大的区别，石墨烯是真正的单原子厚度的二维材料，其具有的优异力学、光学、电学性质，为其在光电子器材、复合材料、气体储存和分离、传感器、药物载体与清洁能源等方面得到广泛应用奠定了基础。然而，由于π-π键和范德华力的作用，石墨烯结构并不稳定，极容易自团聚形成石墨结构，而丧失其优越性能。因此，石墨烯的宏量制备和结构调控仍是目前研究的难题。 虽然石墨烯工业化生产与结构调控研究难度较大，但科研人员并没有放弃，日前，中科院电工所马衍伟课题组在多孔石墨烯的宏量制备研究方面取得了重要进展，他们通过采用新方法—燃烧淬火技术，将金属镁条在二氧化碳气体中点燃并在碳酸氢铵溶液中原位淬火，成功制备出高质量含有大量介孔结构的石墨烯材料。 新方法下25g镁带可以产出1g左右的石墨烯。这种石墨烯的介孔有序，比表面积高达756 m2/g，介孔尺寸分布在2 nm和7 nm左右，孔容为1.5 cm3/g。石墨烯基对称型超级电容器在离子液体电解液下的能量密度高达51.5 Wh/kg，对应的功率密度为 1 kW/kg;当功率密度为20 kW/kg时，能量密度保持在23.1 Wh/kg。用于锂离子电池负极材料在0.2 A/g电流密度下循环250 周后比容量保持在570 mAh/g，以上数值均基于电极材料。 这一新方法为无模板法自生长介孔有序结构石墨烯，具有操作简单，成本低廉，环境友好，质量和产量较高等优点，为石墨烯宏量制备拓展了一条新的道路，但同时，也需清醒认识到，新方法的出现并不意味着石墨烯产业化时代就此来临，要实现产业化，石墨烯还有着较为漫长的路要走。 从近期来看，石墨烯行业需要进一步解决低成本和规模化生产这两大问题。目前，石墨烯市场价格多在1000元/克左右，贵过黄金的材料要大量应用于工业中，显然不现实。只有石墨烯规模化生产，价格进一步回落至50元/克甚至1～5元/克的“白菜价”时，市场才会真正活跃起来，采购石墨烯的大客户才不会仅仅只是高校实验室与部分企业的研究机构而已。 从长远来看，石墨烯的应用技术还要更加完善，如在触摸屏、传感器等器械上的大规模应用技术，不能只停留在实验室阶段，应真正适合企业生产、市场需求，而这至少还需要3到5年的时间。 总之，石墨烯产业化虽然没有成熟，但只要找一个好的切入点，研究出实用的石墨烯制备、应用技术，石墨烯大批量运用到实际生活中的“狂热时代”必会来临。 |
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