【太原日报】攻坚“石墨烯”—发生在中科院山西煤化所709课题组的故事--中国科学院山西煤炭化学研究所先进炭材料与器件研究组

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【太原日报】攻坚“石墨烯”—发生在中科院山西煤化所709课题组的故事

时间：2020-05-18 作者：太原日报闫轶洁

电子显微镜下的石墨烯

“这就是人们所说的‘黑金’，是人类目前已知的最轻、最薄的材料，是名副其实的新材料之王……”5月17日，中科院山西煤炭化学研究所709（石墨烯与新能源材料）课题组实验室里，组长陈成猛向记者介绍着。透过电子显微镜，记者看到，石墨烯形貌类似于丝绸和纱，异常柔软轻薄，薄到只有一个原子的厚度，大概是头发丝的二十万分之一。

早在2004年，英国曼彻斯特大学两位科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，用透明胶带去粘贴石墨晶体，而后将胶带进行多次粘合、撕开，最终催生出一种二维碳纳米材料——石墨烯。两位科学家因此获得2010年诺贝尔物理学奖。至此，石墨烯及其相关应用的研究迎来了井喷。

这种材料到底有什么价值，让科学家们花如此大的心力投入到对它的研究中？

“石墨烯几乎完全透明，但却异常坚硬，它拥有极好的导热性和极低的电阻率。这些特性如果能被最大限度地运用，将在科学技术领域创造出无限的可能性。”陈成猛向记者介绍说，若将石墨烯应用于触摸屏，人们的手机和平板电脑便可折叠起来；若加入到塑料里面，塑料便会更强韧，还可以让原本不导电、不导热的塑料变得导电、导热；若加在锂离子电池和超级电容器里面，就能大幅提升储能器件的能量密度和功率密度，延长它的循环寿命……

然而，“文章一大片，材料看不见”。面对这样一种珍贵的新型材料，科学家们首先要解决的难题便是，怎样将它做出来。“我们不可能拿胶带粘啊，粘两天就只能粘出一小片来，这种方法是无法批量化制备的。”在陈成猛心里，在诸多高新技术领域，如果关键材料不能实现国产化，我们很难从一个科技大国真正成为一个科技强国。

为此，709课题组进行了大量工艺实验，大家从实验室最基础的一个个实验中一点点地测试、验证、积累……功不唐捐，玉汝于成。终于，一个吨级规模的石墨烯中试生产线诞生了。这条生产线能够批量化、低成本，可控、稳定地出产石墨烯。在过去的几年中，我国的石墨烯产业发展势头迅猛，技术进步很快，形成了很多很有影响力和显示度的应用示范工程。作为全国石墨烯首批研究者之一，709课题组经过十年坚守，亲历了石墨烯从实验室到产业化、从样品到产品、从制备到应用的蜕变，让中国成为全球石墨烯领域的领先者。诺沃肖洛夫评价说，石墨烯正在慢慢进入高科技应用领域，而中国在这一过程中表现强势。

将实验室技术真正推向产业、推向社会，给人们更好的应用体验，使老百姓的生活更美好，是709课题组所有成员的心愿。陈成猛说：“短短几年间，石墨烯的价格下降了几百倍，这就是中试的价值。作为一种新型材料，石墨烯从诞生到现在，从年龄上说还是个‘孩子’。而这个‘孩子’一旦长成，将带来颠覆性的技术进步，完全改变人类生活……”

在709课题组的办公室里，有一株翠绿挺拔的鹤望兰。它叶大姿美、四季常青，有两米多高。这是2008年组员们送给王茂章先生的教师节礼物。王茂章先生是陈成猛的恩师，是我国碳材料和碳素领域的权威。在海姆和诺沃肖洛夫获得诺奖前三年，王老先生就敏锐地感觉到石墨烯这种新材料未来的广阔发展前景，同时把这个课题安排给陈成猛，从此，709课题组率先在国内开展起石墨烯研究。

“王老师学识渊博，为人谦和，有老一辈科学家严谨、朴实的工作态度。在碳材料研究领域，他倾注了毕生心血。”陈成猛说。

如今，老先生已经过世，但他的人格魅力感染着新一代年轻人。就像这株生机勃勃、不断开枝散叶的鹤望兰，几年来，709课题组从最初的2位成员增加到现在的11位科研骨干，其中博士5人、硕士6人，还有22位工程技术人员。课题组掌握了吨级石墨烯、十吨级电容炭中试关键技术，攻破了我国先进碳材料领域“卡脖子”的难题。