近10年來，“石墨烯”成了一個熱門詞語，引發了全世界的追捧浪潮。這種聽上去平實無華的物質之所以一經發現便迅速被冠以“21世紀所發現的最神奇材料”，全賴其所具有的無與倫比的物理和化學特性——它是迄今為止所發現的最薄、最硬，也是電阻最低的一種“超級”納米材料，多領域的廣泛應用前景給石墨烯帶來巨大的市場開發價值和商業價值，應用潛力難以估量。

石墨烯的奇妙之處

眾所周知，人們常見的石墨是一層層以蜂窩狀有序排列的碳原子堆疊而形成的。但是一直以來，石墨烯卻被認為是不可能在自然界中穩定存在的。實際上，當石墨被剝離到單層、只有一個碳原子厚度時，所得到的石墨片就是石墨烯，這在下文會提到。它看上去就像是一張六邊形網格構成的平面。這種獨特的二維結構使之具有諸多優異性能。

石墨烯的奇妙之處，似乎只有用量子物理學的概念方能充分詮釋。它薄，可以薄到只有一個碳原子的厚度，一毫米厚的石墨薄片中能夠剝離出300萬層石墨烯；它硬，它比鋼要硬上百倍；它透明而不透氣，在可見光下是透明的，但不透氣，這令它非常適合被用于制作保護層和觸摸屏、光伏電池等電子產品的原料；它導熱、導電奇佳，電阻比現有的良導體銅和銀還要低許多，極其適合被用以開發更薄、速度更快的新一代電子元件。

“誤打誤撞”發現石墨烯

2004年，英國曼徹斯特大學的物理學家安德烈·海姆和他的學生康斯坦丁·諾沃肖洛夫在實驗室中成功地從石墨中分離出石墨烯，從而證實它可以單獨穩定存在。師徒二人也因“關于二維石墨烯材料的開創性實驗”而一同獲得2010年的諾貝爾物理學獎。

海姆在實驗室制得石墨烯的方法說來難以置信地簡單而原始：他偶然發現，用普通透明膠帶粘住石墨薄片的兩側，然后撕開膠帶，薄片隨之一分為二，而不斷重復這一過程，就能得到越來越薄的石墨薄片，最后得到的樣品中就有由一層碳原子構成的石墨烯。海姆在總結他的實驗方法時說：“沒別的，就是誤打誤撞的亂試一氣。碰對了，就成了。”曾有報道說，海姆的“亂試”（trycrazythings）在同行中是出了名的。在他身上還有一項紀錄值得一提：他是有史以來獲得“兩個諾貝爾獎項”的第一人。除了發現石墨烯這一次，另一次是因成功地利用強磁場把青蛙懸浮在空中而榮獲2000年的“搞笑諾貝爾獎”。當年他還一本正經地出席了頒獎典禮，當時可能沒人會想到，10年后他獲得了真正的諾貝爾獎。

2012年10月，諾沃肖洛夫與其他科學家在《自然》雜志上發表了題為《石墨烯路線圖》的文章，描述了石墨烯在柔性電子（包括觸摸屏、電子紙、可折疊OLED等）、光子器件、復合材料、能量存儲、傳感、生物醫學等諸多領域的應用。簡而言之，石墨烯應用大有可為。

英國的石墨烯戰略

作為石墨烯的發現國，英國已將其確定為國家創新戰略的重要新興技術之一，充分利用天時、地利、人和，力爭成為世界領先的石墨烯研發和制造基地。

2011年，英國政府宣布投入5000萬英鎊支持石墨烯研究，包括建立總投資達6100萬英鎊的國家石墨烯研究院；2012年12月，英國政府增撥2150萬英鎊用以資助石墨烯材料應用領域的研究；到了2014年9月，英國又宣布投資6000萬英鎊成立石墨烯工程創新中心，作為國家石墨烯研究院的補充，以期加速石墨烯應用研究和開發。由此可見，英國致力于石墨烯研發及商業化的決心和力度之大，正如英國財政大臣奧斯本所言，英國政府將“致力于確保讓英國的發現在英國做出名堂來”。

熱門的石墨烯甚至還曾驚動了英國的金融監管機構。2013年底英國金融市場行為監管局（FCA）曾專門就社會上的一些石墨烯投資騙局發出警告，提醒投資者小心上當。“有些以石墨烯為名的投資機會其實可能壓根兒就與石墨烯毫無關系。”FCA的官員說，石墨烯的巨大市場前景和商業價值固然有著很強的吸引力，但如何實現工業化的大規模生產目前仍在探索中，石墨烯不可能很快走向市場。

鑒于石墨烯材料的廣泛應用前景，歐盟也投巨資資助英國的石墨烯市場研發。2013年1月，曼徹斯特大學石墨烯研究項目獲歐盟委員會總額達10億歐元（按當時匯率約合8.55億英鎊）的“未來新興科技”項目撥款，這筆巨額科研經費是歐盟委員會最高金額的研究撥款，將在未來十年內陸續劃撥給曼徹斯特大學。

石墨烯的時代還有多遠

石墨烯發現十余年來，無論是科技界還是企業界都對其寄予厚望。然而，科學家們也承認，石墨烯時代還需要等待。諾沃肖洛夫本人也認為，作為一種新材料，石墨烯“前途雖光明，但是道路必曲折”。不僅在技術上需要克服重大的關鍵環節，在商業應用方面也有更新換代所需要的投入產出比問題。

實際上，石墨烯的生產仍是一大難關，海姆與諾沃肖洛夫的手工發現顯然無法實現大工業的量產。而目前的各種替代制備方式都有各自的局限，要么損失強度，要么成本太高。迄今，科學家都還沒能找到適合工業化大規模生產推廣的技術。石墨烯在電學性能方面也不是沒有缺陷，它和金屬電極的接觸點電阻問題也一直是困擾科學家們的難題。更令人擔憂的是石墨烯的環境風險，石墨烯被認為對人體可能有毒害風險。當然，很多材料都有毒，本來它們也不是食品原料——但石墨烯有個潛在的風險在于它可能很容易擴散。

面對石墨烯熱潮，諾沃肖洛夫認為不能太夸大其作用。他表示，石墨烯的潛能也許只有在全新的應用領域里才能充分體現。要發揮其作用，就要在產品開發設計時就考慮到這種材料的特性。總之，這位發現者認為，石墨烯不是來顛覆舊材料的，而是來尋找真正屬于它的新平臺的。（本報駐倫敦記者戴軍）

多國布局石墨烯研發

石墨烯大規模產業化尚需時日，研究和創新是法寶。特別是自英國曼徹斯特大學兩位教授安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫因2004年在石墨烯研究方面的杰出成就而榮獲2010年諾貝爾物理學獎后，除英國外，許多國家和地區對石墨烯研發的支持力度進一步加強，僅以美國、韓國、中國為例。

美國通過國家自然科學基金等機構持續支持。2006年至2011年間，美國國家自然科學基金會關于石墨烯的資助項目近200項，重點項目包括石墨烯基超級電容材料、石墨烯材料連續大規模納米制造等。美國特種部先進研究項目局還于2008年啟動了碳原子射頻應用項目，總投入2200萬美元，開發超高速、超低功耗石墨烯基射頻電路，即用石墨烯制造計算機芯片和晶體管。2012年，美國IBM公司成功研制出首款由石墨烯圓片制成的集成電路，使石墨烯特殊的電學性能彰顯出應用前景，預示著未來可用石墨烯圓片來替代硅晶片。

韓國產學研合作促進石墨烯商業化。原韓國知識經濟部曾計劃在2012年至2018年向石墨烯領域提供2.5億美元資助，其中1.24億美元用于石墨烯技術研發，1.26億美元用于石墨烯商業化應用研究。2013年，韓國產業通商資源部宣布，將整合韓國科研機構與企業力量推進石墨烯商業化發展，41家科研機構與6家企業形成石墨烯聯盟，政府將在未來6年投入4230萬美元，幫助企業實現石墨烯的應用產品與相關技術商業化，希望以此打造每年約153億美元的市場，形成25家全球領先企業。

中國政府日益重視石墨烯材料的研發應用。在石墨烯領域，中國與發達國家基本同處起跑階段。國家科技重大專項、國家973計劃圍繞“石墨烯宏量可控制備”“石墨烯基電路制造設備、工藝和材料創新”等方向部署了一批重大項目，取得了一批創新成果，國際影響力逐步提升。國家自然科學基金委也投入不菲，2007年至2012年石墨烯研究累計資助經費達3.3億元。2012年，工業和信息化部把石墨烯列入《新材料產業“十二五”發展規劃》。地方政府對石墨烯產業的興趣也日益升溫，寧波、常州、無錫、青島、重慶等地紛紛設立石墨烯產業園區。中國石墨烯產業技術創新戰略聯盟于2013年成立，旨在推動石墨烯產業化。