石墨烯为什么销声匿迹了？石墨烯到底是骗局还是黑科技？

曾经红极一时的石墨烯为什么销声匿迹了？现在鲜有听到石墨烯的新闻。

其实石墨烯材料早在上个世纪40年代就已经发现，奈何当时制备石墨烯的纯度比较差，再加上科学界并没有持续关注这一领域，所以就没有后续了！

石墨烯材料真正引起关注一直要到2004年，当时，英国曼彻斯特大学的两名教授徒手用胶带粘黏石墨，然后对叠胶带，不断重复，最后获得了单原子层石墨材料，也就是真正意义上的石墨烯。

这一发现也让两位教授获得了2010年的诺贝尔物理学奖。

石墨烯这种材料的性质特别讨喜，首先外观上几乎完全透明，单层碳原子结构也造就了石墨烯成为目前为止最轻的材料，但坚固程度却可以达到钢的200倍，另外由于石墨烯材料的零能隙，也造就了其优异的导电性，导电性达到银的1.6倍。

同时，石墨烯的稳定性极强，这主要是由于石墨烯碳原子之间的连接比较柔韧，外力一旦施加到石墨烯上，碳原子会通过弯曲变形对抗这种应力，而不至于重新排列，这种稳定性也造就了石墨烯的强导热性。

轻薄，坚固，导电，导热是石墨烯最显著的特性。当2004年这种材料问世之后，科学界普遍认为石墨烯会立即成为颠覆世界的新材料。并且会在电子产品，电池以及航天领域成为不可或缺的关键性材料。

然而，近20年过去了，我们期待的石墨烯材料时代并没有到来，事出反常必有妖，既然石墨烯这么好，为什么却无法商业化？

这就要从石墨烯的本质说起，简而言之，石墨烯就是单层石墨，石墨是十分廉价且普遍的，铅笔笔头就是石墨！

但是石墨烯并不像传统石墨那样拥有三维晶体结构，它是二维的，这就导致石墨烯的厚度只有一个原子尺度大小。碳原子排列类似蜂窝状，从而形成“二维”六方晶格，看起来就和铁丝网一样。

也正是由于这种结构，造就每个碳原子和周围三个碳原子形成极其稳定的共价键。共价键的强度也决定了石墨烯材料的强度。并且稳定的共价键也并不会过多干扰电子从中通过，所以石墨烯的导电和导热性能也就变得十分强。

事实上，石墨烯诞生之初，产量极其稀有，其中最主要的问题就是一旦提高生产规模，就会导致石墨烯质量的下降。

本质原因还是成本控制问题，比如以导电性同样优异的硅树脂来说，其生产成本更低，导电性也同样优异，如果要用石墨烯取代硅树脂，那只有生产成本不高于硅树脂才有利可图。况且石墨烯在导电性上和硅树脂并没有数量级上的优势。

目前制备石墨烯最常用的方式是化学气相沉积法，这种方式就是通过高温反应室生产大量含碳气体，然后将这些碳原子沉积到铜或镍金属基板上，形成石墨烯覆层，然后通过侵蚀法剥离金属，使石墨烯材料附着到更易存储的基板上。

但是这种方式需要大量的能量，并且需要用到具有毒副作用的原料。成本和环保问题也导致这种方式很难被推广开来。

事实上，生产石墨烯的方式很多，比如撕胶带法，这是最简单最原始的机械剥离法，但这种方式对外界环境要求极高，不然就容易掺入杂质，另外这种方式效率实在太低，目前仅用于实验原材料生产阶段。

其他方式还有碳化硅表面外延生长法，金属表面生成法，氧化减薄石墨片法等等。但这些方式无一例外都需要使用大量能源加热原材料，能量投入极大，投入产出比并不适合商业化。

而对于石墨烯电池来说，高昂的生产成本只是一方面，主要还是由于石墨烯电池并没有宣传中那么强悍。

本质上来说，石墨烯电池就是在锂电池或者其他电池中加入石墨烯材料，从而提升电池的部分性能，比如充电速度，散热，容量。但是性能的提升幅度远没有达到预期。其中最重要的一个原因是 石墨烯材料具有高比表面积。

也就是说，石墨烯要想彻底发挥作用，需要的表面积比较大，这和追求小体积的电池工业体系很难兼容。

在电池中加入高昂的石墨烯材料，而性能的提升却十分有限，本来就不符合商业化的逻辑。

另外石墨烯电池的部分优点也被更低成本的其他材料瓦解取代。

除此之外，石墨烯材料也在海水淡化上取得了巨大的发展。

如今，由我国和美国科学家发明了一种基于石墨烯海水淡化膜，可以去除海水中的盐分。这是一种石墨烯片和碳纳米管网的组合材料，传统的海水淡化是通过蒸发来实现的，但是这会消耗大量的能源，而反渗透法则是另一种更加环保的方式，但这种方式对膜的要求极高，而石墨烯刚好能满足这样的要求，石墨烯膜拥有极高的强度，可以增加膜的使用寿命，另外由于垂直石墨烯薄片的特殊构造，也会将海水中的微生物杀死，所以应用前景十分光明。

石墨烯是毋庸置疑的优秀材料，但奈于成本，目前还无法大规模商业化，但是随着制备工艺的完善和进步，其低成本石墨烯材料时代注定会到来。到时候，石墨烯的轻薄坚固性，以及导热导电性会在各个领域发挥重大作用。

导热性会在服饰领域发挥作用，导电性会在电子领域发挥作用！

轻薄和坚固性会在航空航天，海水淡化等领域发挥重大作用。

我相信在未来，石墨烯注定会成为一种颠覆生活的全新材料！