2004年，石墨烯被人類制備出來。2010年，石墨烯發現者獲得諾貝爾物理學獎。誕生12年來，石墨烯的價值和意義在科學界、產業界甚至是哲學界不斷引發論戰，而真實的石墨烯卻因其自身過于“高深莫測”，被阻隔于公眾視野之外。

    近日，本報記者專訪石墨烯研究領域專家史浩飛，力圖向公眾還原一個真實的石墨烯。

    史浩飛在辦公室。 記者 鄭宇 攝

    任何新材料都不應被低估

    石墨烯擁有諸多“世界之最”，理論上可應用于從能源化工、電子信息到太空探索的各個領域

    重慶日報：石墨烯作為一種新材料在世界范圍內廣受關注，其在中國的迅猛發展還引起了一些爭議，有人認為石墨烯的作用和前景被夸大了，甚至出現了諸如“科學騙局”的說法。作為長期關注、研究石墨烯的專家，您對此如何看待？

    史浩飛：我知道你所說的爭議。其實，爭議的存在很大程度上緣于石墨烯本身復雜的特性。

    一方面，石墨烯具有迄今人類所發現的最薄、強度最大、導電性最強、導熱性最好等諸多“世界之最”。這意味著這種材料理論上可應用于從能源化工、電子信息到太空探索的各個領域。

    另一方面，這些看似無往而不利的性能，目前多數仍停留在微觀層面，難以應用于現實生活。

    這就好比石墨烯的力學強度雖比鋼材高上百倍，但目前甚至沒法用它打造出一把菜刀來。原因在于它就是石墨的一個片層，厚度只有一個原子大小。假如簡單疊加石墨烯，那只會使它重新變成松軟的石墨。

    但這并不代表在可預見的將來，人類不能將石墨烯與鋼鐵結合，打造出一把真正意義上的“超級菜刀”來。任何新材料的“潛能”都不應被低估。

    未來或深刻改變人類生活

    比如，一旦石墨烯替代硅來制造超微型晶體管，未來的超級計算機會擁有難以想象的高速。那將是一場信息革命

    重慶日報：石墨烯眾多令世人驚艷的物理特性，目前只存在于無法觸摸的微觀世界，那它的應用前景又體現在哪里？會不會只是一種畫餅充饑？

    史浩飛：石墨烯的應用前景體現在很多方面，例如對硅材料的替代性上。

    眾所周知，現在是硅時代。依據摩爾定律，計算機芯片每18個月集成度翻番，價格減半。只是近年來，硅晶體管的特征尺寸已經縮小到10納米以下，而硅材料的自然屬性導致其運行速度和性能難以再有突破性發展。所以，才有雙核、四核這些折衷方法。

    但石墨烯帶來了新的可能性，它良好的導電性使得電子在其中的速度可達光速的1/300，遠超在一般導體中的運動速度。加上碳元素更高的電子遷移率，一旦石墨烯替代硅來制造超微型晶體管，未來的超級計算機會擁有難以想象的高速。

    那將是一場信息革命。但人類仍有很長的路要走，在這一過程中面臨一系列未知的挑戰。

    石墨烯是一種材料，而一種新材料的未來不只取決于其自身，更有賴于其他學科的進步。就像人類能用鋼鐵造船、造飛機，是得益于發動機的誕生、流體力學的成熟等等。

    重慶日報：你認為石墨烯會像鋼鐵那樣，有朝一日深刻改變人類生活？

    史浩飛：為什么不？青銅、鋼鐵、塑料、硅等基礎材料，都深刻改變了人類生活。起碼我們不能排除這種可能性，科技工作者的使命就是推動這些美好的可能性變為現實。

    石墨烯“打開了一扇窗”

    我們所在的物質世界一直被認為是三維結構的，石墨烯的出現終結了這一認知

    重慶日報：石墨烯的出現被認為具有革命性意義，還有其他什么原因嗎？

    史浩飛：我們所在的物質世界一直被認為是三維結構的，石墨烯的出現終結了這一認知。因為石墨烯是人類首次發現的二維結構材料。

    這意味著什么？意味著人類對物質世界的認知，從三維層面轉入了二維層面，這是顛覆性的一步。因為按照經典物理學理論，二維結構在自然界難以穩定存在。

    事實上，從三維世界到二維世界，對哲學上的觀念沖擊最大，這涉及整個世界的存在形式和本源問題。

    石墨烯“打開了一扇窗”，讓人類窺探到二維世界的精彩。從這個角度說，石墨烯對整個人類的發展而言，都具有革命性意義。

    重慶日報：我注意到您書架上有一本著名科幻小說《三體》，該書描述了一種名為“二向箔”的降維攻擊武器，可使攻擊目標由三維形態向二維形態“坍塌”。石墨烯打開了人類了解二維世界的窗口，那么，是否有一天這樣的科幻場景會變成現實？

    史浩飛：我無法預測那一天是否會出現，但石墨烯的確是我們在二維世界的第一種研究對象。

    目前對石墨烯的研究，只表明人類可以在更低的維度上認識和操作某些物質，還遠遠不能說可以在各個維度上轉換。

    不過從理論上說，人類對物質世界的認知越到微觀，其操縱自由度就越大。假如有一天，我們可以影響某一元素其原子核里面的結構，并改變它的質子數，那就可能改變這種元素，甚至創造新的元素。如能做到這一點，已經近乎神跡了。

    科學進步總是從基礎研究開始的。我們現在做的，就是奠定石墨烯材料研究的基礎。

    來渝研究“完美”新材料“我們的終極目標是讓石墨烯成為和鋼鐵、塑料、硅一樣的基礎材料，是把石墨烯應用變成一個完整的產業鏈”

    重慶日報：您一直主攻光電領域，為何最后會進入到最基礎的材料領域，對石墨烯產生興趣，并愿意到重慶來繼續您的研究？

    史浩飛：恰恰因為我長期研究光電材料與器件，逐漸發現傳統光電材料已遇到理論上的瓶頸，很多元器件性能難以取得實質性突破，于是只能尋求更好的新材料。在美國做博士后研究時我接觸到了石墨烯，它的很多特性對我們研究光電子技術的人來說幾乎是完美的。

    2011年，重慶組團赴美國引才，把我引進到中科院重慶綠色智能技術研究院工作。來渝后發現國內還沒人能做量產的石墨烯，所以只好自己做。重慶對石墨烯研究的支持力度很大，對人才的引進也有很大的熱情，重慶市人社局認定我為重慶市第二類高層次人才，在科研資助、崗位津貼等方面給予支持，激勵我們創新。

    后來我們經過一番攻關，石墨烯制備技術取得了突破，資金和政府進一步的支持也及時到位。但那個時候，石墨烯制備成本相當高，我們就開始考慮將石墨烯產業化以降低成本。

    重慶日報：于是就有了石墨烯手機的誕生？想做新概念的電子產品？

    史浩飛：其實，這是一個小小的誤解。

    我們團隊核心優勢在于石墨烯原材料的規?；苽浼夹g?，F在這一點已經實現，但緊跟著問題來了：這是一種嶄新的材料，世人怎么知道它的好處？思來想去，我們決定做一種具有新穎性、帶點科幻色彩的產品，于是就想到做一款可卷曲的柔性手機，畢竟手機是目前最普及的電子產品。

    但實際上，我們的終極目標是要讓石墨烯成為和鋼鐵、塑料、硅一樣的基礎材料，是把石墨烯應用變成一個完整的產業鏈。

    這一切，我希望能在重慶率先實現。

    史浩飛簡介

    史浩飛，中科院重慶綠色智能技術研究院研究員，微納制造與系統集成研究中心主任，重慶墨?？萍加邢薰臼紫茖W家。

    近5年來主要從事石墨烯薄膜材料規?；苽渑c應用研究，帶領團隊突破了大面積單層石墨烯薄膜的制備工藝難關，建立了石墨烯薄膜生產線，并在石墨烯觸控面板、智能傳感、光電探測、柔性器件等領域開展了系統的應用研究。發表高水平學術論文40余篇，申請發明專利100余項，主持科技部863、工信部工業強基、國家自然基金、省部科技攻關等項目十余項，入選科技部中青年科技創新領軍人才。