氧化石墨烯算是石墨烯的“近親”，利用它制成的薄膜具有多種優(yōu)異性能。2012年，中國科技大學(xué)工程科學(xué)學(xué)院近代力學(xué)系吳恒安教授與安德烈·蓋姆教授課題組合作，利用氧化石墨烯制作出一種新型隔氣透水薄膜材料。他們做了一項(xiàng)有趣的實(shí)驗(yàn)，用這種薄膜封好一瓶伏特加酒，結(jié)果隨著水分蒸發(fā)，酒的味道越來越濃。吳恒安說：“水與石墨烯表面特殊的相互作用，加速了水分子通過納米寬道的速度”。

2014年，這個(gè)合作研究組進(jìn)一步制作出具有超強(qiáng)離子篩選功能的氧化石墨烯薄膜。據(jù)吳恒安介紹，水環(huán)境中的氧化石墨烯薄膜在水的作用下，可以阻止水中半徑大于0.45納米的離子或分子通過。這些發(fā)現(xiàn)在海水淡化與凈化、傳感技術(shù)以及能源轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

碳族新秀太“貴族”

有著碳族眾多優(yōu)良基因的石墨烯，走向市場還要假以時(shí)日。陳成猛告訴記者，目前絕大多數(shù)石墨烯廠家還處于從實(shí)驗(yàn)室到中試，或中試向產(chǎn)業(yè)化的過渡階段。

“事實(shí)上，石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展中，面臨的核心問題是，下游應(yīng)用沒有打開，石墨烯無法產(chǎn)品化，生產(chǎn)工藝也就無法定型和固化?！标惓擅驼f。當(dāng)前石墨烯“有價(jià)無市”，價(jià)格過高。根據(jù)不同的品味，石墨烯價(jià)格在每克1000元到8000元價(jià)格不等，高昂的價(jià)格抑制了市場需求，現(xiàn)有需求僅限于研究機(jī)構(gòu)、科研院所。

而制備技術(shù)不成熟也阻礙了石墨烯的大規(guī)模應(yīng)用。陳成猛介紹，制備石墨烯目前比較成熟的方式有物理法和化學(xué)法，其中物理法的典型代表是用膠帶粘貼的方式從石墨晶體上獲得，這種方法能拿到結(jié)構(gòu)非常完美的石墨烯晶體，比較適用于開發(fā)電子器件或物理研究，但無法量產(chǎn)。

量產(chǎn)主要依賴化學(xué)法，一種被學(xué)界稱為“自下而上”法，也就是從小分子或碳原子通過化學(xué)氣相沉積、外延生長或有機(jī)合成等途徑組裝成石墨烯片。這種方法規(guī)模相對(duì)容易做大一些，所獲石墨烯的晶體結(jié)構(gòu)相對(duì)完整，更適合去做觸摸屏或太陽能電池的透明導(dǎo)電薄膜。另一種方式就是“自上而下”法，有時(shí)也叫化學(xué)剝離法，就是把三維的石墨晶體層層拆解開來，剝成單層或少數(shù)幾層的石墨烯產(chǎn)品。

“各廠家的工藝路線和所用插層劑是有差別的。有的用鹽插層然后液相剝離，這種方法制備的石墨烯含氧量低，導(dǎo)電性能好，但剝離程度相對(duì)低一點(diǎn)，比表面積不太大，更適于做導(dǎo)電劑；有的先氧化插層然后剝離，這種方法剝離程度高，比表面積大，但做出的石墨烯缺陷比較多，含氧量大，表面活性強(qiáng)，更適合去做催化、儲(chǔ)能等應(yīng)用?！标惓擅驼f。面向石墨烯材料的先進(jìn)工藝開發(fā)、裝備制造和過程控制仍然是個(gè)大課題。

從目前的技術(shù)發(fā)展來看，最有可能實(shí)現(xiàn)工業(yè)化使用石墨烯的下游行業(yè)是復(fù)合材料領(lǐng)域和顯示技術(shù)領(lǐng)域。將石墨烯添加到塑料、橡膠、涂料等基體中，“調(diào)”出來的產(chǎn)品在性能上會(huì)更強(qiáng)。而對(duì)于氣相沉積法制成的石墨烯，陳成猛認(rèn)為其應(yīng)用領(lǐng)域主要集中在觸摸屏和太陽能電池等領(lǐng)域。