“夢幻材料”石墨烯因具備強度高、韌性好、重量輕、導電性強等優勢，帶給人們無限想象：超輕薄型飛機、超薄可折疊手機、太空電梯……
近日有消息稱，石墨烯入選“十三五”新材料規劃已基本落定，預計今年將成為中國石墨烯產業爆發元年。然而，就在石墨烯步入產業化的關鍵階段，卻面臨著成本高昂、工業化難放大等多重挑戰。
近日，中國科學院寧波材料技術與工程研究所研究員朱錦帶領的團隊，成功制備出高純度、高品質的生物基石墨烯，成本較傳統石墨剝離法路線大幅度降低，為大規模生產石墨烯的原料來源開辟了一條新路徑。
石墨烯的“兩面派”
石墨烯似雙刃劍，很“美好”，也很“邪惡”。
“美好”是因為它是目前世界上最薄、最堅硬、電阻最小的納米材料，在導熱、導電、透光性能、氣體阻隔等方面亮點頻現，廣泛應用于電子、航天、軍工、生物、新能源、半導體等諸多領域。
“邪惡”是因為傳統石墨烯必須以石墨或石化資源為碳源，原材料受限的同時，對環境也不友好，同時還面臨成本高昂、難以規模產業化等多重挑戰。
目前，制備石墨烯主要利用化學氧化還原、微機械或溶劑剝離、化學氣相沉積等方法。
朱錦告訴記者，由于采用氧化還原法生產石墨烯的主要原料以及工藝和周期沒有取得突破，所以各個生產廠家的成本基本上都在100萬元/噸或以上，高昂的價格嚴重限制了石墨烯的應用。
不僅如此，氧化還原法大規模穩定生產石墨烯，在生產工藝和路線上也存在問題。朱錦說：“石墨烯在工業化放大技術上，某些生產廠家雖然一直用相同的原料和工藝參數，但是批次之間的質量差異非常大。”
他還表示，石墨烯雖然在復合材料、能源材料、電子以及傳感器材料的實驗室研究中，已經取得了許多令人驚異的成果，但在工業化的應用上依然存在著諸多使用限制，例如易發生團聚等問題。
天津大學材料科學與工程學院教授封偉也對記者稱，目前，以噸/天的速度生產石墨烯還很難實現，無法滿足市場對石墨烯的需求。
如今，很多企業都希望借助石墨烯這一“工業味精”來提升產品的附加值和競爭力，業內預計，今年石墨烯還有望帶動50億~100億元規模的傳統產業升級。
而在這種行業高漲的勢頭下，開發低成本、高品質的石墨烯就成為當下研究的焦點。
