2004年，石墨烯在英国曼彻斯特大学某实验室被制备出来，发现者因对石墨烯的重要研究而获诺贝尔物理学奖。有着“奇迹材料”和“黑金”之称的石墨烯具有特殊物理属性，其出现使得新材料发展有了新的突破。石墨烯究竟有多神奇，目前开发应用处在哪个阶段，其产业发展前景和困局何在，电池中国网带您一探究竟。
日前，习近平主席参观访问曼彻斯特大学的国家石墨烯研究所，随后中国华为也宣布与曼彻斯特大学合作研究石墨烯的应用，共同开发ICT领域的下一代高性能技术。
石墨烯又称二维碳材料。虽然石墨烯仅有一个原子的厚度，但却比钢铁强韧两百倍。作为目前发现的最薄、最坚硬、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，科学家预言石墨烯或将带给世界重大改变。
炙手可热的新型纳米材料
在塑料里掺入百分之一的石墨烯，就能使塑料具备良好的导电性;加入千分之一的石墨烯，能使塑料的抗热性能提高30摄氏度。毫不夸张地说，石墨烯的出现让材料业发展步入“新境界”。在此基础上可以研制出薄、轻、超强韧新型材料，相关应用领域包括电子、生物医疗、军工、精密制造业、化工等行业。
2015中国国际石墨烯创新大会以石墨烯产业化为主要议题，由诺贝尔奖得主安德烈•海姆领衔的多位专家深入讨论了石墨烯在环保、锂电池、可穿戴等领域的应用前景。业内人士认为，目前石墨烯产业发展势头良好，技术不断突破，军用民用领域迅速拓展。
在目前的能源应用市场，石墨烯扩张速度最快，由于市场对轻便、灵活、使用寿命长的可再生能源需求量日益增加，石墨烯研究在世界范围内如火如荼地展开。十年来，发达国家不断提升对石墨烯研发应用的扶持力度。英国投入大量资金创建国家石墨烯研究院，去年又宣布斥资6000万英镑建造石墨烯工程创意中心。
权威机构纷纷预测未来石墨烯市场前景广阔，石墨烯的产业化应用步伐也正在加快，基于已有的研究成果，最先实现商业化应用的领域可能会是移动设备、航空航天、新能源电池等领域。
研发扶持和商业化进程令人惊诧
在大众创业、万众创新的驱动力感召下，石墨烯走入公众视野。近年来在国家支持下，骨干企业、高校、研究院所加大研发投入，加强技术攻关，已初步掌握微晶石墨高温提纯、各向同性石墨制备等关键技术。
国家科技部和自然科学基金委员会也对石墨烯基础研究给予大力支持，投入不菲。2007-2012年，国家自然科学基金委员会对石墨烯项目累计资助经费达到3.30亿元。自2012年开始，我国在石墨烯论文和专利方面居全球首位。目前我国石墨烯相关企业超过100家，并在常州、无锡、青岛、深圳等地形成产业集群。
中国石墨烯产业技术创新战略联盟秘书长李义春指出，石墨烯的应用可以涉及各个领域，联盟一直极力推动各行各业的龙头企业特别是上市公司，积极参与到石墨烯的工程化应用中来。
中国宝安、烯碳新材、华丽家族、东旭光电等多家公司涉足石墨烯领域，资本市场在推动石墨烯产业化过程中功不可没。全国几百个石墨烯研发团队的成果急需与各行各业涉及工程应用的企业相结合，上市公司资本雄厚，可以推动石墨烯从实验室阶段走向应用阶段。
随着全球石墨烯产业的发展及各国政府对其重视程度的提高，欧美亚三足鼎立的局面是发展的必然趋势。而中国是最具发展潜力的国家，未来几十年内很有可能成为全球石墨烯行业领跑者和主导者。
实现量产应用尚需足够耐心
“石墨烯应用探索还处在实验室阶段。”中国石墨协会专家委员会主任沈万慈这样认为。在罩上诺贝尔奖光环后，这种新材料让更多科学家投身其中。但两年后，行业权威人士对这一新材料应用的表态相当谨慎。
石墨烯可以改变很多材料的性能，但想实现产业化还要求经济效益好。因为石墨烯薄而小，将其规矩的排列在一起非常困难，还没看到产业化的成功经验。
制造石墨烯的技术主要分为两类，一种是剥离法，一种是气相沉积法。诺贝尔奖获得者使用的就是剥离法，即从石墨中剥离出石墨烯。剥离法产生的石墨烯成本较低，但是面积较小。而气相沉积法就是在铜等表面生产出整片的石墨烯，由于生产出来的石墨烯和铜结合在一起，需要将铜腐蚀掉，所以成本较高。
业内已有不少公司称掌握了低成本生产石墨烯的技术。中科院宁波材料所研究团队负责人刘兆平表示，他们的核心能力就是低成本制备石墨烯，生产的石墨烯在10片以下。2012年4月，中科院宁波材料所与上海南江集团合作，计划建设一条1000吨的生产线，不过目前还只有一条30吨的中试生产线。该生产线是将石墨烯涂抹在铝箔之上，提高铝箔的充放电能力，抑制发热并延长寿命。但业内人士表示，年产铝箔200万平方米的量其实并不算大。
石墨烯产业化之路仍停留在导入阶段，未实现量产，主要难点在于制备技术局限、应用领域需求未打开。超级电容器可能是石墨烯产业化的突破口之一，许多实验室都在向这个方向努力。
江南石墨烯研究院研究员李金龙指出，虽然石墨烯可以作为万能材料给诸多领域带来改变，但它的作用往往也容易被市场所夸大。按照硅材料产业的成熟周期为20年来推断，石墨烯产业化成熟大约还要五到十年，接下来如何实现破局格外关键。
期待石墨烯材料国家标准新突破
石墨烯虽然用途广泛，但在很长时间内处境十分尴尬。十多年来，石墨烯依然没有通用的国际标准，在我国石墨烯也没有国家标准。
针对石墨烯产业发展可喜态势和面临的问题，近期，国家工信部原材料工业司拟开展工作，包括制定石墨烯产业发展行动计划，指导筹建产业发展联盟，推进创新平台建设，积极构建产业链并推动链上各环节联动，发掘石墨烯材料性能和应用价值，促进产业健康、快速、规范发展，着力规避低水平重复和盲目建设。
国家薄层石墨材料标准工作组成立大会暨第一次工作会议年初在常州召开。国标委正式批准在常州成立全国钢标准化技术委员会炭素材料分技术委员会薄层石墨材料工作组，江南石墨烯研究院为工作组承担单位。
事实上，近年各地政府均已经投入重金打造石墨烯研究实验室。江南石墨烯研究院自2011年成立以来，致力于石墨烯的研究，目前共孵化了26个企业。李金龙指出，在石墨烯研究领域，常州处于全国领先地位，国家薄层石墨材料标准工作组落户常州是正确选择。
目前石墨烯行业尚没有国家标准，但在“方法标准”上研究已取得突破。研制国家标准并不是为了限制各个企业的发展，相反是要通过统一的标准，规范行业，从而促进各个行业的发展，呼吁各方携手推动新标准制定工作。
