石墨烯将如何改变世界?

石墨烯将如何改变世界?
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本次访谈是 系列博客 的一部分,该系列与青年科学家共同推出,时间正值 新领军者年会2015召开前夕(会议将于9月9日至11日在中国大连举行)。在本期博客中,我们与来自亚琛工业大学的克里斯托夫·斯坦普费尔(Christoph Stampfer)探讨石墨烯的潜力。

石墨烯为何如此备受追捧?

首先,它拥有迄今所有已开发材料中最高的表面积与体积比。同时,它兼具高效导电能力、透明性(这意味着它不吸收光)以及高柔韧性。这是一组独特的性质组合。对我而言,最有意思的或许是:我们刚刚达到这样一个阶段,即合成石墨烯(通过化学方法组装而成的人造石墨烯)的质量,已可与通过“胶带剥离”法从天然石墨中获得的石墨烯相媲美。正是这种规模化生产的潜力,才是真正的游戏规则改变者。

杀手级应用有哪些?

表面积与体积比正引起超级电容器(即电池)开发者的浓厚兴趣,目前正吸引大量关注。它很可能也会应用于柔性电子产品,我们已经看到一些公司推出了折叠屏设计。可穿戴电子产品是另一个领域。一旦生产成本下降,石墨烯甚至可能取代锡箔用于保鲜食品。

石墨烯将如何改善世界?

除了可提高效率的电池(这可能推动向电动汽车的转型)外,石墨烯在柔性太阳能电池和光伏领域也有多种用途。目前正在实现商业化的一项应用是水过滤,随着水日益成为宝贵资源,这一应用将变得愈发重要。

你会对科学领域做出哪些改变?

如今,大多数国家过度强调应用科学而非基础科学。新兴国家如中国如此,西方国家亦然,那里的政府和资助机构日益关注短期成效与商业应用。推动科学家转向应用科学对渐进式改进而言尚可接受,但真正的重大突破只能来自基础科学。大约130年前,海因里希·赫兹(Heinrich Hertz)证实了无线电波的存在,但直到数十年后,移动电话才改变了人们的通信方式。石墨烯产业起初只是曼彻斯特的一项有趣实验,旨在回答一个基础但在技术上并不相关的问题:“能否分离出二维材料?”科学资助需要为这类没有即时应用价值的“有趣项目”留出更多空间,否则我们的社会将陷入停滞。

你希望在AMNC上取得哪些成果?

我个人的一项重点工作是推动改变当前的科研激励机制。目前,过于强调学术期刊,而对图书写作的重视不足。这导致了一种单一化的局面,科学家能够撰写的只有学术论文。原则上,这本应是一个容易解决的问题,但它需要资助机构的承诺,因为它们是唯一有能力迫使这一模式改变的主体。

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图片:高级技术员Dariusz Czolak手持一块覆有石墨烯层的碳化硅圆盘,该石墨烯通过外延工艺获得,摄于2012年10月23日,地点为华沙电子材料技术研究所(ITME)实验室。REUTERS/Kacper Pempel。

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