Nature Nanotechnology 连发五篇评论，15年过去了，石墨烯准备好了吗？

2019年，距离2004年石墨烯首次被发现，过去了15年，15年间，石墨烯的特性被广泛地发掘，应用的报道也非常多，但是目前仍然没有石墨烯商业化应用的消息传来。

石墨烯的发现者Geim在发现其商业应用前景时断言：石墨烯10年左右可以准备好，但是15年过去了，学术界的石墨烯文章依然在快速增长，产业界却进展缓慢，这不禁让我们发问：石墨烯真得准备好了吗？

10月3日，Nature Nanotechnology 在线连发5篇评论，总结了石墨烯的发展和商业化困境。微算云平台公众号将陆续推送5篇评论，希望与读者共同探讨石墨烯的商业化前景。

本文主要介绍社论：石墨烯时代（The graphene times）

在丰富的碳基材料中，没有任何一个比石墨烯更突出了。2004年，单层石墨烯的成功剥离宣布了石墨烯时代的曙光和二维材料的兴起。不久，石墨烯的独特的机械和电子特性被无数的研究证实，这些研究进一步扩展了石墨烯对经济增长和创新的前景，就像发现者Andre Geim 和 Kostya Novoselov 所提出的那样，石墨烯成为了材料科学和凝聚态物理学地平线上的一颗冉冉升起的新星。

由于大量的科学证据不断积累，石墨烯在基础物理学方面的重要性毫无疑问，同时它在商业领域创造了前所未有的高期望。在石墨烯的早期，研究人员在猜测如何实现一个弹道晶体管，这将终结硅在电子领域的主导地位。

谈到工业应用问题后不久，Geim预测，“石墨烯可以在大约10年内准备就绪”。事实上，到2014年，材料科学家能够生产平方米的石墨烯，并设法为无线设备构建第一个集成电路。第一个石墨烯发展路线图概述了其可能的应用，以预测它是否可能成为下一个颠覆性技术。然而，在石墨烯学术研究继续蓬勃发展的同时，即使是最坚定的石墨烯拥护者也不得不承认，指望这个“奇迹材料”兑现其应用承诺还为时尚早。

Andrea C. Ferrari在他早期的一次采访中也表达了同样的看法，他说：“在我的有生之年，用石墨烯取代硅晶体管是不可能的。” 尽管石墨烯不再被视为一种新的硅，但其还有无数的其他应用可供选择。现在，15年后的今天，我们还没有看到石墨烯是否能够在经济上发挥出它的功能。它能否在柔性显示器，空间领域或建筑物的石墨烯增强复合材料，电池，光伏或医疗上应用，只有时间才能证明。

不可否认的是，石墨烯的研究已经取得了显著的进展，比任何其他材料都要快。由于15年来在基础物理学和应用物理学方面取得的惊人成就和发现，在二维材料领域中，石墨烯有资格享受进展缓慢来实现其技术潜力。为了赞赏这一领域取得的巨大成就（该领域每年发表数千篇科学论文），在这一周年重点问题上，我们决定大胆从事一项非常雄心勃勃的任务，选择我们认为在该领域的发展中发挥了决定性作用的工作，并证明对整个石墨烯研究产生了长期持久的影响。

我们请了这一领域的一些最著名的专家来验证我们的选择，发布在这个专题“Graphene in the making”，供我们的读者判断。诚然，在27份报告的列表中中不可能包含15年的研究，但我们希望它能作为一个简短的叙述，来说明自“fun Friday afternoon project”以来，该领域取得了多大的进展。虽然所选的大多数研究属于基础物理学领域，但我们并没有忘记一些最有价值的技术发展，即石墨烯的合成技术。为了进一步研究这个问题，Wei Kong和他的同事们讨论了经过十多年的研究，在石墨烯规模化生产方面取得的进展，并强调了目前阻碍石墨烯技术实施的关键挑战，如高成本和缺乏标准化。

随着该领域的不断成熟，建立大规模的伙伴关系以提高石墨烯产品的商业竞争力是非常重要的。在本专题的一个特辑（Feature）中，Silvia Milana讨论了“石墨烯旗舰”最近发起的公开呼吁的前景，其目的是为石墨烯基电子、光电子学和传感器建立一条实验试点线。这一举措的主要特点之一是使其与既定的互补金属氧化物半导体工艺完全兼容，这可能有助于石墨烯技术从学术实验室向工业环境的转移。

沿着同样的思路，在本专题的另外两个单独的评论中，Terrance Barkan和Thomas Reiss提供他们的“市场拉力”与“技术推动”的愿景，探讨如何将石墨烯推向市场。尽管他们的观点存在分歧，但作者一致认为，石墨烯商业化的临界点正在接近。然而，实际上，即使15年的研究和数十亿欧元的投资，仍不足以指望石墨烯从一个学术研究转向市场化的技术。毕竟石墨烯还在十几岁，所以让我们再等五年看看。

注：“石墨烯旗舰计划”于2013年1月被欧盟选定为首批技术旗舰项目之一，重点研究石墨烯的性质及其应用前景。该项目计划运行时间10年，总投资10亿欧元。

原文链接：https://www./articles/s41565-019-0561-4