转自 石墨烯联盟
石墨烯简史：从人类发源到将来之钥
石墨烯作为碳家眷中的一员，能够说是含着“金钥匙”降生的，尤其是在诺奖光环加持下，近年来全球石墨烯财富成长可谓如火如荼。而认识石墨烯的“宿世此生”，有助于我们加倍准确理性地对待当下的石墨烯财富。
说到石墨烯就不得不先说一下他地点的碳家眷。作为生命发源、天然演化必弗成少的元素之一——碳，能够说是生命之源，因为地球上一切有机体生物的骨架元素，组成人体最主要的元素都是碳。从某种层面来说，人类成长的汗青，其实也是一部碳家眷的成长史。
“碳”既是最硬又是最软的材料，既是绝缘体又是导电体，既是隔热材料又是导热材料，既是全吸光材料又是全透光材料。碳的发源能够追溯到宇宙大爆炸时期，在漫长的天然演化史中，首要以各类形式存在于大气、地壳和生物之中。
而碳作为人类最早接触且最早懂得行使的元素之一，人类对碳的应用大体可分为生活用碳、传统工业用碳、新兴工业用碳和将来用碳四个阶段，能够说碳材料使人类文明的火种在地球这边广袤的地盘上络续舒展，指导着人类络续提高走向将来。
图1碳材料成长史（资料起原于收集）
生活用碳：从钻木取火到行使火来烧制陶瓷、炼金青铜，标记着人类由石器时代进入青铜时代。而之后的铁器时代，人类起头锻造铁制对象，极大促进了社会生产力的成长。
传统工业用碳：到十八世纪初，以焦炭为代表的碳材料起头在根蒂工业时代崭露头角。此后，碳材料首要以电极、炭黑、电刷等的形式用于用于炭砖、炼钢、炼铝等冶金、橡胶轮胎、电念头械等传统工业范畴。
新兴工业用碳：而手艺的络续提高也鞭策着碳材料的络续成长，分歧产物的碳材料络续涌现出来，在工业生产中付与新的功能。首要以等静压石墨、热解石墨、热解炭的形式用作周详加热器、高强度构造、新型电池、核回响堆等。直到今天，碳材料已经作为工业根蒂普遍应用于机械工业、电子工业、电器工业、航空航天、核能工业、冶金工业、化学工业等。
将来用碳：跟着碳家眷成员的络续扩张，富勒烯、碳纳米管、碳纤维、石墨烯等新成员必将会掀起新一轮的财富革命，在宇宙索求、生物医药、人工智能、将来通信等范畴潜力无限。
石墨“graphite”一词起原于希腊语“graphein（记述，描述）”，正如世界上第一支铅笔被用作记录文字的对象一般。而石墨烯的定名来自于石墨(graphite)+烯类的定名后缀(ene)，用来透露碳的单原子层所组成的构造单元。1997年IUPAC(国际理论和应用化学结合会)采纳了此建议，此后“graphene”用来透露碳的单原子层。
固然科学家们对石墨烯研究了很长的时间，但很长一段时间它都被当做是不存在的“学术材料”，无法零丁不乱存在。尤其是在1960年林纳斯·鲍林（诺贝尔化学奖、和平奖双料得主）曾质疑过石墨烯的导电性以及在1966年David Mermin和Herbert Wagner提出Mermin-Wagner理论，指出外观升沉会损坏二维晶体的长程有序。
对大多数科研人员而言，诺奖得主、学术权势都质疑的材料意味着根基再无出面之日。而有时科技的提高往往源自对权势的挑战，就像伽利略挑战亚里士多德的两个铁球下落、哥白尼挑战地心说、爱因斯坦挑战牛顿力学提出相对论、普朗克挑战经典力学提出量子的概念。恰是这些少数敢于挑战权势的勇士，才使得人类科技络续迈向更高的台阶，匡助人类进一步揭开天然界的神秘面纱，从而更好的熟悉天然进而改变天然。
幸运的是碳家眷同样拥有如许的勇士， 2004年Andre Geim 和Konstantin Novoselov首次从石墨剥离出石墨烯，用事实证实二维材料可在常温常压下不乱存在，才将这种弗成能存变为了或者。
图2石墨烯的发现史
新材料的研发平日都面临着长周期、高投入、高风险，需要耐得住孤寂，必需有一代人甚至几代人地苦守和储蓄。而从岁数上来说石墨烯照样个“孩子”，从04年发现至今也不外短短的15年，而在这“兴奋”的童年时光里，石墨烯却成长收获了好多好多：
2004，Andre Geim 和Konstantin Novoselov首次从石墨剥离出石墨烯
2007，首次实验星散出石墨烯纳米膜
2008，液相剥离石墨烯制备石墨烯浆料
2009，石墨烯用作透亮电极——作为显露设备和太阳能电池的幻想材料
2009，基于石墨烯的量子电阻尺度
2010，大规模制备石墨烯以及石墨烯基的触摸屏
2010，Andre Geim 和Konstantin Novoselov荣获昔时诺贝尔奖
2012，石墨烯用作光电探测器的论证
2012，喷墨打印法制备石墨烯电子元器件
2013，欧洲公布开展10年10亿欧元的石墨烯旗舰规划
2014/15，石墨烯用于电池以提拔机能
2015，石墨烯基磁场传感器显露出极高的活络性
2016，石墨烯基手机在屏幕、电池、散热系统中均应用了石墨烯
2016，轻量化但同时拥有高强度的石墨烯复合材料用于汽车及航行器行业
2016，高活络的石墨烯光电传感器可用于带宽数据传输
2017，石墨烯界面工程应用于太阳能电池。
图3 石墨烯成长史（资料起原于欧盟石墨烯旗舰规划）
据不完全统计，今朝全球约有80多个国度和区域都在积极结构石墨烯财富，个中包罗欧盟、美国、..、韩国等蓬勃国度和区域。而从全球局限来看，中国石墨烯财富正引领者全球石墨烯的成长。我国石墨烯的专利申请量多年稳居世界第一、石墨烯财富链初步打通、石墨烯应用范畴也在络续扩展，今朝石墨烯已在电子信息、大健康、化工新材料、新能源、节能环保等范畴实现财富应用。据CGIA Research统计，石墨烯财富规模从2015年的6亿元增进至2017年的70亿元。然则在规模敏捷扩大的同时，石墨烯财富也正在履历很多新兴范畴的“通病”，如前期过度炒作、低质反复扶植、低端产能显现过剩、行业尺度缺失导致市场鱼龙混同、粗俗应用市场仍未周全打开等。而这些都是在成长路上必需履历的磨砺，这些磨砺也将成为石墨烯财富走向成熟的垫脚石。
将来世界布满盼望与不确定，或许人们对于石墨烯、对于碳材料的熟悉和研究才方才拉开序幕。而石墨烯拥有的很多优异的特征，若是能被最大限度的采用，将在科技范畴缔造出无限的或者性，有望激发新一轮材料革命，将人类社会从“硅时代”引入“碳时代”。我们有来由相信，以石墨烯为代表的碳材料，会在人类文明的汗青长河中写下浓厚的一笔，而这一笔还守候着无数科技工作者们以及财富界人士用奋力拼搏的汗水和矢志不渝的决心去抒写。将来，一切可期！
