原文鏈接：中國石墨烯製造已領先世界 為何還要和英國合作

隨著CORE訪問石墨烯研究所，石墨烯相關概念和新聞在近來又一次受到了關注。這篇文章看來與華為關係密切，幾乎可以認為是華為自己的人為了宣傳自己，樹立形象寫出的廣告文。但是其中概念真真假假幾何，石墨烯這個東西倒底如何，廣大老百姓應該如何看待這個東西呢？我對此有些興趣，因此想藉此機會，扒一扒這篇文章。

首先聲明，我半導體方面知識比較欠缺，因此對於半導體通信方面的情況無法過多評價，非常想呼喚半導體方面對此感興趣的朋友為此文撰寫姊妹篇。

分析評論開始，事先聲明，本文充滿了作者的主觀認識與評價，歡迎各位前來討論拍磚。

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「隨著中國國家主席習近平抵達英國開啟為期4天的國事訪問，華為也將和英國曼徹斯特大學國家石墨烯研究所簽署石墨烯研究項目。雖然英國科學家最早成功製備石墨烯，曼切斯特大學可說是石墨烯的故鄉，但中國石墨烯製造已處於世界領先地位，那為何華為還要去和英國人合作呢？」

曼大是石墨烯故鄉無誤，中國石墨烯製造處於世界領先這方面則有點吹牛皮了。實際上，如同許多業內人士指出，目前產量最大的石墨烯種類-還原氧化石墨烯嚴格意義上來說都算不上石墨烯，而以CVD/外延生長等法製備的石墨烯的更「純」，更符合石墨烯的嚴格定義，而在這一類技術上，恐怕誰也不能忽略過日韓兩國。

換句話說，在真正高端石墨烯製造產業上，日韓兩國在CVD法製備石墨烯大尺寸薄膜、器件上，領先優勢一直是很大的；而中國企業，恐怕很多只是空有一個產能而已（關鍵是你造出一堆石墨烯來賣給誰用），在石墨烯真正的高端範圍內應用、製備器件（薄膜、顯示屏、半導體）等方面成果有限。

其實有心人稍加註意就可以看出，日韓兩國在過去幾年製備大面積石墨烯薄膜，石墨烯晶體管方面有經常會有報道，反倒是在國內熱炒的石墨烯電池方面，日韓很低調，低調到幾乎沒什麼動靜。要知道，三星、LG、索尼等企業都涉及了石墨烯相關的研發，它們在相關領域的實力不可謂不雄厚。韓國動力電池對於中國企業的衝擊趨勢，業內人士都很清楚，連我這個多年的韓國黑，都必須要不情願的承認，韓國的電池很厲害。

所以藉此機會，可以看看這幾家企業對於石墨烯倒底是個什麼態度？

就以三星為例吧。筆者曾經簡單調研過三星的石墨烯專利分布情況，三星在石墨烯研發方面投入了數億美元，專利擁有量居世界第一位，與許多學校（比如成均館大學）和研究機構均有密切的合作關係，研發實力極強。與其它大多數企業專註於石墨烯在某一方面的應用不同，三星致力於石墨烯在所有領域應用的專利布局，尤其是在CVD法製備石墨烯，石墨烯柔性屏等方面都有很強的研發和一定的生產能力。

根據筆者在美國專利局網站上截止到2015年5月的初步檢索結果，三星相關的石墨烯專利共有193件，經初步分析發現（此部分結果僅是個人的分析，不代表任何官方以及三星的立場）：大部分集中在製備技術（39件），晶體管（20件），觸摸器件、顯示屏等方面。而鋰離子電池、鋰空氣電池、超級電容累加起來也只有11+2+1=14，佔總量（193）的7%左右。經過進一步分析發現，在這14項專利中，近一半專利里石墨烯都只是在文中出現了1-3次，並不是技術的主要內容，而其它真正使用石墨烯的專利里大多也只是製備了石墨烯與正負極材料的複合電極，並沒有特別的技術特點以及明顯專利布局目的。可見相比於電池儲能領域，三星更側重於關注石墨烯的CVD製備方法，以及其在顯示器，柔性、可穿戴器件上的應用。

其實一點也不難理解，華為與英國的合作，所圖是多方面的，有兩國政治上的考慮，有振興經濟的要求，有專業升級的希望，有開拓市場的考慮，有技術研發的想法。當然了，以上每一點都少不了的：天下熙熙，皆為利來，天下攘攘，皆為利往，中英兩國合作，各取所需，如此而已。英國現在實體工業跟廢了差不多，真正的乾貨的技術剩的也沒幾個，可能勞斯萊斯發動機之類的好東西又不想給，所以弄個石墨烯給中國也算是面子上好看。中國這邊呢，反正需要和英國合作，開拓市場，加深合作關係，搞個石墨烯合作研究也挺好，再說和華為本身的業務也有很大的關聯，所以總得來說還可以吧。

「石墨烯為什麼這麼重要？

　　石墨烯是由碳原子組成的單層石墨 ——最早的石墨烯就是用膠帶一層一層地把石墨變薄而獲得的，是只有一個碳原子厚度的六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜。具有非常好的導熱性、電導性、透光性，而且具有高強度、超輕薄、超大比表面積等特性，廣泛應用於鋰離子電池電極材料、太陽能電池電極材料、薄膜晶體管製備、感測器、半導體器件、複合材料製備、透明顯示觸摸屏、透明電極等方面。………………前端設計水平相當的情況下，使用石墨烯製造的晶元要比使用硅基材料的晶元性能強幾十倍，隨著技術發展，進一步挖掘潛力，性能可能會是傳統硅基晶元的上百倍！同時還擁有更低的功耗。」

這一段說的還說的過去，至少沒有再說什麼「石墨烯是最堅硬的物質」這種一看就缺乏科學常識的丟人話。當然了「廣泛用於鋰離子電池電極材料」是不靠譜的，實際上它用做導電劑希望還略大那麼一點點，當然了，只是大一點點而已，一樣希望渺茫。而對於太陽能電池電極，貌似說未來能用更好一些，因為現在人家用的還不太多。實際上，石墨烯更多的都是未來有希望使用，但是現階段真正投入實用的還沒幾個。我不是在質疑石墨烯材料的前景，我只是想說，對現狀的描述準確一點，會少誤導人一些。

「石墨烯在通信領域的應用

　　也許有人要說，華為是做通信的，又不是賣CPU的，晶元性能強關通信什麼事啊？

　　其實，通信產品里有大量晶元，基站設備的DSP，路由器、數據機、交換機、手機等產品都需要晶元，而性能更強的晶元也就意味著更強的數據處理能力，意味著更快的通訊速度。……………………」

本段都是通信晶元什麼的，我就無能為力了。不過從三星索尼等企業對於石墨烯半導體器件的研發布局投入來說，這個方嚮應該沒有大問題。此段的槽點就是真有，也在我專業能力範圍之外了。

「石墨烯材料對手機意義重大

　　對於華為這幾年的另一項拳頭產品——手機來說，石墨烯更能帶來翻天覆地的變化：

　　手機中有大量的晶元，比如音頻晶元、視頻晶元、電源管理晶元、能夠獲得更好拍照效果的ISP晶元、WIFI晶元、CPU、GPU、基帶(某些廠商可能會將這些晶元集成為SOC)等等，如果這些晶元都使用石墨烯材料製造，那麼手機晶元的性能將會大幅提升，同時功耗將大幅下降。

　　一直以來，智能手機的續航能力飽受詬病。如果將石墨烯用於電池的兩極，續航能力會是普通電池的十多倍，智能手機一天一充將成為歷史，充電寶也將被新技術所淘汰。如果用石墨烯製作電容裝置，它的充放電速度是鋰電池100倍——1000倍，幾分鐘就能完成智能手機充電。」

槽點來了，來了，來了。

晶元這事，留給半導體的同學，我不評價。

然後是續航能力這事，首先它說的如果把石墨烯用於電池兩極（做活性材料還是導電劑）？怎麼個用法？續航能力會是哪種普通電池的十多倍？松下3.7Ah220Wh/kg給Tesla用的那種的十多倍？具體能量密度是多少？

這麼說吧，信口開河，滿嘴胡扯，show me the data，or , shut up.

石墨烯用做電容呢？充放電是電池的百倍以上是沒問題，可是能量密度也會十倍的下降。這一段就屬於只報喜不報憂，和詐騙也沒什麼區別。

對於石墨烯做電池，在此推薦@土豆泥同學的文章，他在這裡回答的比我更加專業細緻，有興趣的同學可以深入學習。

「石墨烯具有輕、薄、幾乎完全透光、強度大、柔韌性好等特點，和現在的手機屏幕相比，不僅更薄、透光性更好，而且還具有更好的韌性，更不容易破損，甚至還能做成能夠捲起的柔性屏幕。因此，石墨烯屏幕比現在用的屏幕擁有更好的用戶體驗。

　　石墨烯僅吸收2.3%的光，並使所有光譜的光均勻地通過，具有非常好的透光性。因此它還是優質的感光元件的製造材料，使用石墨烯製造的感光元件，不僅更薄，還更便宜——如果量產，成本僅為傳統感光元件的五分之一。據新加坡一個科研團隊展示的科研成果，石墨烯感光元件的性能比傳統感測器強1000倍——在昏暗的光線環境中， 這類感測器依然能夠捕捉到較為清晰的物體影像。

　　可以想像如果華為手機採用了石墨烯技術，那麼，手機將發生一次革命，正如同智能機對功能機的革命。」

這段問題不大。石墨烯柔性屏幕，代替ITO的確是很有前途，很有意義，而且從經濟上就比做電池划算不少。實際上三星等電子企業在此方面下的功夫很多，個人猜測在此方面領先中國不少。歡迎業內人士給出具體意見。

透光也是石墨烯的優良特性，做成光元件應該會有些前景。當然了，前提是你得真的是單層。像咱們國家那些動不動號稱量產幾十噸的企業，嗯，呵呵。

至於智能機對功能機的革命嘛……反正電池我是不信的，半導體方面我說不好，總之，我認為說成進步和改良會好一些。做人要謙虛嘛不是？而且華為的企業文化應該一直是比較務實低調的，對不對？另外對於之前的什麼石墨烯手機……算了，我覺得一但開始吐槽就會收不住，就不評論了。

「中國石墨烯製造處於世界領先地位

　　也許有人會說這麼好的東西，那價格鐵定死貴啊，我等老百姓何時才能用上啊……

　　其實石墨烯一點也不貴，因為全球第一條和第二條真正實現規模化、低成本、高品質的石墨烯生產線就在中國！在2013年底，寧波墨西科技有限公司和重慶墨希科技有限公司先後建成年產300噸石墨烯生產線和年產100萬平米的生產能力的石墨烯薄膜生產線，並將石墨烯的製造成本從每克5000元降至每克3元。

　　今年年初，浙大教授高超成功研發了一種新型、廉價、無毒的鐵系氧化劑，使石墨烯製備過程快、成本低、無污染，適用於工業化大規模製備。《自然—通訊》審稿人對該技術的評價是「該方法對石墨烯未來的進一步應用具有重要意義。」」

嗯，貴不貴，這事，首先要看和誰比。

假設文章中說的是真的，每克3元，每公斤3千元，每噸300萬……

我就告訴你：鋰離子電池裡用的石墨電極和導電炭黑都是每噸十萬幾萬量級的東西，你這玩意是所謂的便宜，但是不要拿每克的價格胡弄人………………

然後是高老師的文章，嗯，首先，我就是念博士出來的，當年也在實驗室跟實驗論文鬥爭過，深刻理解科研人員的不易。不過，我覺得受了國家這麼多年教育，對於科技工業發展的情況，敢於說真話，才是一個工科生真正應該有的情懷。

還是這麼個切入點，高老師用鐵系氧化劑，不用高錳酸鉀，合成條件溫合了，污染小了，但是呢，做出來的還是還原氧化石墨烯，與那些真正有優異性能的單層的結構完美的沒掛氧的石墨烯還差的遠呢……

不多評價了嗯。

「在石墨烯的應用上，中國研究人員也已拿出了有分量的成果。中科院重慶綠色智能技術研究院成功製備出國內首片15英寸的單層石墨烯顯示屏，該項技術被應用於今年上市的一款名為「開拓者α」的手機，該手機在採用由中國科學院重慶綠色智能技術研究院和中國科學院寧波材料技術與工程研究所開發的石墨烯觸摸屏、電池和導熱膜等新材料後，手機觸控屏幕不偏色不泛黃，色彩真實、純凈，通透性也比傳統屏幕好，手機充電速率提高了40%，電池壽命延長了50%，電池的能量密度也增加10%。「

顯示屏方面我是真覺得是個不錯的方面，但是還想得到這方面更具體的信息。石墨烯的二維平面結構，非常利於導熱，如果能做成良好的器件，發揮這一特性，當然是有前景的，這個我認為基本靠譜。n

至於手機充電速率提高40%，電池壽命延長50%，能量密度增加10%……………………

這個嘛…………

不給我具體數據，都是在耍流氓。而且對於電池來說，這些數據不披露，就跟告訴別人我在蒙你一樣。而且比較有趣的一點，他們也提到了能量密度提高的只有10%。

畢竟石墨烯幾乎是提高不了能量密度的，理論上倒是能提高倍率但是實際上困難到極點。所以這個數據，應該說「給「的也算是經過考慮了。

「為何華為要去和英國人合作

　　既然中國石墨烯製造處於世界領先地位，那為何華為要去和英國人合作呢？

　　國內研究所和企業雖然也有電容、觸控屏、塗料、導熱材料、複合材料等產品，但更偏重石墨烯製造，是原材料生產廠商。

　　要將石墨烯用於電池電極材料、薄膜晶體管製備、感測器、半導體器件、複合材料製備，單憑能製造石墨烯顯然是不行的。舉例來說，要將石墨烯用於晶元製造，就必須在石墨烯—硅之間嵌入肖特基管。目前，還未聽聞有國內企業在這方面有比較成熟的技術和產品。」

「目前，還未聽聞國內企業在這方面有比較成熟的技術和產品。」所以其實這話說的挺實在的嘛。材料做出來的不少，能用的沒幾個才是問題，管你有沒有價，無市是最要命的。

最後，

「從科研成果轉化來說，選擇曼徹斯特大學進行合作也早有可借鑒的經驗。已有超過35個來自世界各地的企業選擇與曼徹斯特大學合作與石墨烯有關的項目，這不僅讓曼徹斯特大學合作從合作夥伴手中獲得4億英鎊科研經費，更將實驗室的技術成果轉化成商品。

　　所以，華為選擇與英國曼徹斯特大學國家石墨烯研究所進行合作，既能利用此前在英國大量科研投入的基礎和經驗，又能在成果轉化上具備國際視野，這項投資將讓這家中國巨頭站到世界石墨烯科研的最前沿。」

這麼說吧，曼大這幾年錢弄的很多，不過真正做出來的有效的器件產品，貌似不如三星索尼，當然了，個人見識淺顯。哪位仁兄知道他們在工業化的具體進展的話，還請不吝賜教。

結語

其實多多合作，攀登科技制高點，總是好的，哪一個中國人不希望中國製造成為一流呢？不過石墨烯方面的牛吹的太多，泡沫也太多。適時刺破一些，讓這個材料回歸它的真實情況，踏實前進，我認為才是對一種材料，一種技術的真正尊重。有人這裡可能會說諾獎材料就怎麼樣云云，你這普通研發人員能有人家的高度么？但是我想說：搞研發的人都知道，鋰電元老Goodenough老爺子到現在都沒拿上諾獎，這不是搞笑么？！諾獎很重要，但是也不能全部迷信。

扯遠了，讓技術上的宣傳回歸真實面目，讓大眾了解其真正的價值，讓社會的財富與注意力向著更合適的方向配置，投給那些真正靠譜的技術以及技術真正適合的領域，恐怕才是最重要的。

另外，同樣呼喚半導體界的朋友前來展開深度務實的討論交流~

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