- 劉忠范：石墨烯產(chǎn)業(yè)切勿重演大煉鋼鐵運(yùn)動

　　石墨烯和玻璃的結(jié)合有什么意義和價值呢？玻璃是透明的，少層石墨烯不會改變玻璃的這種屬性。玻璃是電和熱的不良導(dǎo)體，石墨烯則是電和熱的良導(dǎo)體，如果能夠把這兩個東西結(jié)合起來的話，會產(chǎn)生一種特種玻璃，既導(dǎo)電又導(dǎo)熱，同時兼具強(qiáng)度的提升和生物相容性。
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　　傳統(tǒng)玻璃的制備是高溫化學(xué)過程。玻璃是非晶體，所以沒有熔點(diǎn)，但是有軟化點(diǎn)，這是石墨烯生長時的一個非常重要的參數(shù)。不同玻璃的軟化點(diǎn)不同，從攝氏400度到2000度以上。石墨烯是在攝氏1000度左右長出來的，因此軟化點(diǎn)不同，生長方法也完全不同，為此花費(fèi)了我們數(shù)年的時間。
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　　對于石英等耐高溫玻璃，直接在高溫下生長石墨烯，需要一些訣竅。普通玻璃軟化點(diǎn)較低，需要利用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積技術(shù)。雖然質(zhì)量不好，但基本可以保證產(chǎn)品透明導(dǎo)電。我們還發(fā)明了熔融態(tài)氣相沉積技術(shù)，在軟化、熔融的玻璃表面上生長出高質(zhì)量的石墨烯薄膜?，F(xiàn)在，我們可以在任意玻璃上生長出一到數(shù)層的石墨烯，可控性相當(dāng)不錯。
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　　玻璃上生長石墨烯的一個難點(diǎn)在于均勻性，大面積生長時均勻性會變差，而且生長速率比較慢。實(shí)際上還有很大的提升空間，比如用乙醇作為碳源時生長速度可以大幅度提高，質(zhì)量也顯著提升。
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　　這里是一塊六十厘米長的玻璃，用甲烷長石墨烯的時候非常不均勻，但是用乙醇則完全不同，長得非常均勻。我們想了很多辦法來提升生長速度，以滿足大規(guī)模制備的需求。例如，在生長玻璃基底上放置一塊毛玻璃，形成一個狹窄的生長空間，可有效提升生長速度。
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　　那么這些玻璃究竟有什么用呢？我們做了大量的應(yīng)用探索工作。
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　　· 觸摸屏
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　　上圖是我們用石墨烯玻璃做的觸摸屏，線性度可以說和ITO沒有任何差異。當(dāng)然目前還比較貴，無法同ITO玻璃競爭。
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　　· 電致變色智能窗
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　　大家坐過波音787的話，會發(fā)現(xiàn)已經(jīng)用上了智能變色窗，不用窗簾。一按按鈕就可以調(diào)控窗子的顏色。用我們的石墨烯玻璃也可以達(dá)到同樣的目的，而且能耗可以大幅度降低。
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　　· 液晶智能窗
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　　把高分子液晶夾在兩塊石墨烯玻璃中間，加上幾十伏的電壓，就可以切換智能窗的透明度。未來可以用石墨烯玻璃做投影墻，用的時候打開，是不透明的，通過散射光來投影；不用的時候可以是一幅裝飾畫或滾動顯示屏。
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　　· 透明加熱片
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　　這是一種更接地氣的用途。石墨烯玻璃導(dǎo)電，而且具有一定的電阻，可以用作透明加熱片，加上幾伏電壓就可以起到除霜、除霧的作用。大膽想象一下，未來的石墨烯新能源汽車不需要貼膜而自動調(diào)色，可以自動除霜霧，車體用的是石墨烯復(fù)合材料，動力電池也用到石墨烯，甚至還裝備很多石墨烯傳感器。
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　　· 高效半導(dǎo)體照明技術(shù)
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　　最近我們和半導(dǎo)體所合作，找到了石墨烯應(yīng)用的新大陸。在石墨烯玻璃上生長高質(zhì)量第三代半導(dǎo)體材料，可顯著提高照明效率，降低成本。
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　　· 高效細(xì)胞培養(yǎng)皿
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　　我們的石墨烯玻璃還可以制作高效細(xì)胞培養(yǎng)皿，同等條件下細(xì)胞增殖效率提高至少一倍。
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　　· 生物傳感器
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　　石墨烯玻璃制品還有很多用途。在透鏡、棱鏡上面生長一層石墨烯，再修飾一些生物分子，可以用作生物傳感器。顯而易見，借助于玻璃，石墨烯可以開辟出一系列全新的應(yīng)用領(lǐng)域。
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　　· 收集水霧
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　　這是一個演示性的東西，可以做干旱地區(qū)的水霧收集。這是集水性非常強(qiáng)的玻璃，水滴在上面是水霧狀態(tài)而不是薄膜狀態(tài)，導(dǎo)熱率提高幾倍，這樣就可以高效地收集水霧。用石墨烯玻璃制作的智能建筑，在干旱和半干旱地區(qū)可顯示出廣闊的應(yīng)用前景。
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