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作为目前发现的最薄、最强、导电导热性能最高的一种新型纳米材料，石墨烯的发展前景被众多科学家所看好。石墨烯也被称为“黑金”。日前，北京理工大学教授曲良体所带领的团队在石墨烯研究领域有了新进展。该团队的学术论文已在《能源和环境科学》在线全文发表，这项研究成果也以亮点工作形式被国际权威学术期刊《自然》杂志报道。
曲良体团队研究出了哪些成果？目前，我国对石墨烯的研究进展如何？带着这些疑问，记者日前对曲良体进行了独家专访。
石墨烯+水，电能新来源
“稳定、高效地从自然环境中收集能量，并将其转化成可直接利用且便于储存的电能，是现代人类社会应对能源需求的一种基本策略，长期受到学术界和工业界的重点关注。随着化石燃料储量的逐渐减少和环境污染的日益加剧，开发和探索更多可再生能源显得十分迫切。”曲良体告诉记者，“石墨烯是由碳原子组成，且只有一层原子厚度的二维晶体。我们这次的研究成果是制备出具有含氧基团梯度分布的氧化石墨烯组装膜结构，其亲水性和独特的多孔结构使该材料可以从空气中轻松捕捉水分子，并诱使电荷分离产生带电离子，进而迁移产生电势能导致电能输出。”
他介绍：“石墨烯与水汽结合，便可以产生电能。将一个创可贴大小的石墨烯薄膜贴在鼻子底下，人的呼吸就能发电，输出的电压和电流的频率、大小与环境相关。值得注意的是，身体健康与否所呼出气体的湿度、成分都不一样，由此产生的电能也不相同，因此，可以通过观测输出电能的变化来实时监测人们身体的健康状况。”
“只要将产生电能的电量变得更大，电压再提高一些，就能达到目前商用干电池的效果。未来可能出现的是，当我们身边没有电时，只要对着一小块石墨烯吹口气就可以发电。”曲良体解释。
他表示，这项研究成果之所以被《自然》杂志以工作亮点的形式报道，主要源于它的实际价值和重要意义。“石墨烯和水结合进行发电，代表了一种新的能源产生方式，也会是石墨烯研究领域的一个新方向。”
“不能贸然冠以‘革命性’‘颠覆性’的评价”
尽管石墨烯被称为“黑金”，是“新材料之王”，曲良体依然对其持谨慎态度，“将石墨烯称作‘黑金’并不为过，但我们不能认为石墨烯就是‘包治百病’的神奇之物，因为现在对石墨烯的研究和开发，还只是一个开端”。
自2004年英国科学家成功从石墨中剥离出石墨烯以来，国际上对石墨烯的研究层出不穷。曲良体介绍，石墨烯具有很好的延展性、导电性和导热性，无论是基础研究还是应用研究，我国的研究体量至少占到了世界的1/3。“我国不仅针对石墨烯展开了较为全面的研究，且产业跟进工作在国际上也是发展最快的。”
曲良体强调，把石墨烯用到能够发挥其特性的地方，才能真正体现它的巨大价值。“比如，我们抓住石墨烯对红外光极其敏感的特性，便可以造出高清高敏的红外成像系统；抓住石墨烯具有良好导热性的特性，便可将其应用于高效散热器件。”
“就现在来说，大批量生产石墨烯并不困难，而难点在于针对其特定应用方向进行规模化生产，并发展相应成熟的生产技术。”曲良体指出，“不同的应用需求对石墨烯的生产要求也不一样。例如，作为透明导电薄膜，石墨烯在触控屏领域非常有前景，但要实现这一应用，则需要解决诸多问题——在获得大面积均一石墨烯薄膜之后，如何发展对应的无损转移技术、解决其导电性和透明性降低的问题以及缩减经济成本等等。”
“石墨烯应用广泛、前景广阔，但不能贸然冠以‘革命性’‘颠覆性’的评价，毕竟就目前的研究进展来看，石墨烯还达不到人们如此高的期待。不过，随着研究的进一步发展和成熟，石墨烯或许有望将期待变成现实，这需要多方的共同努力。”曲良体最后强调。
●延伸阅读
石墨烯的四大应用领域
1.功能材料领域 将石墨烯与其他材料相结合制成复合材料，比如，将石墨烯与铝结合可以做出轻质、高强的航天飞机骨架结构；
2.能源领域 例如将石墨烯用于电动车等的锂电池中，则能有效提高电池的能量存储和释放能力；
3.电子行业 利用石墨烯可以做出柔性、可穿戴的电子产品，如可弯曲的手机等；
4.环境领域 石墨烯可以有效改善环境，比如用石墨烯复合材料调节盐碱地的土壤性质，过滤、净化空气等。
（本报记者 晋浩天 本报通讯员 李瑞娜 ）
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