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我们都知道 ， 稀土是一种重要的战略金属资源 ， 离开了它 ， 很多高科技产品都无法生产 。 业界有个说法——“中东有石油 ， 中国有稀土” ， 这表明中国稀土储量在全球占有绝对的优势地位 。
【稀土|下一个稀土？储量第一，专利第一！美国没做到的事，中国做到了】然而 ， 还有一种矿产资源或许可以媲美稀土 ， 那就是石墨 。 相关资料显示 ， 全球已探明的石墨储量约为7100万吨 ， 其中中国的储量就达到5500万吨左右 ， 占全球储量的77% 。 当然 ， 目前石墨的战略重要性还不能与稀土相提并论 ， 不过 ， 由石墨生产出来的石墨烯 ， 却被认为是未来革命性的材料 。 接下来我们就聊一聊石墨烯这个话题 。
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先简单科普一下什么是石墨烯？石墨烯是一种神奇的新材料 ， 它是由碳原子以六角形蜂窝状晶格排列形成 ， 1毫米厚的石墨大约包含300万层这种结构 ， 如果你只分离出一层原子的石墨 ， 那就是石墨烯 ， 这也是你能想象到目前世界上最薄的材料 ， 仅为0.335纳米左右 ， 只有头发厚度的20万分之一 。
过去科学家普遍认为这是一种假设性结构 ， 直到2004年 ， 英国两位科学家在实验室中成功地从石墨中分离出这种单层结构 ， 石墨烯由此被发现 。 而这个惊人的发现也使得这两位科学家共同获得了2010年诺贝尔物理学奖 。 此后 ， 全球就掀起了石墨烯研发热潮 。
那么 ， 石墨烯到底有什么“魔力”使得全球争先研发？作为一种前沿新材料 ， 石墨烯在电学、光学、力学等诸多领域具有非常卓越的性能 ， 所以有“新材料之王”的美誉 ， 它的应用范围十分广泛 ， 主要集中在电子、能源、环境、化工等行业 ， 尤其是电子行业里的芯片、传感器、超级电容、柔性屏等领域 。
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以芯片领域为例 。 想必各位知道 ， 现在我们使用的芯片都属于硅基芯片 ， 是第二代半导体产品 ， 它的发展会受到摩尔定律的限制 ， 在3纳米工艺制造出来以后几乎达到物理极限 ， 摩尔定律将会失效 。
而采用石墨烯材料制造的碳基芯片则被认为是下一代半导体 ， 它的性能预期将会是传统硅基芯片的10倍以上 ， 将更好地发挥摩尔定律 。 不难想象 ， 碳基芯片将会引导未来的芯片革命 。 而我国在这一领域已经取得了一定的突破 。 2020年5月 ， 中科院彭练矛院士和他的团队就曾研发出一种新材料的碳基芯片 ， 该研究成果还发表在国际权威学术期刊《科学》上 。
我们都知道 ， 如今美国已经在芯片领域对我国“卡脖子” ， 比如对芯片出口进行管制 ， 掐断华为的芯片供应链等 。 如果我国能够在碳基芯片上弯道超车 ， 或许未来可以摆脱芯片受制于人的局面 。
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正因为石墨烯用途太大 ， 太神奇了 ， 乃至有科学家预言它将“彻底改变21世纪” 。 所以就不难理解全球会掀起石墨烯研发热潮 ， 尤其是美国、欧盟等国家将石墨烯研究提升至战略层面 。
其中 ， 美国的研究多集中在单层石墨烯器件、电子信息和医疗健康等方面 ， 包括石墨烯生物传感器、集成电路、晶体管等领域 ， 注重对产业链的全面布局；而欧盟早在2013年就推出了石墨烯旗舰计划 ， 重点布局13个领域 ， 包括石墨烯制备和能源、复合材料等 。
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不过 ， 在石墨烯研究上 ， 走在最前面的或许是中国 。 通过梳理发现 ， 2010年至2019年 ， 我国石墨烯相关的支持政策就有230多条 ， 其中国家层面共出台了40多条政策 ， 可见我国对石墨烯产业发展的重视 ， 而这自然也收获了丰厚的“回报” 。
数据显示 ， 截至2019年7月 ， 全球石墨烯相关专利达到77372件 ， 其中来自中国的专利数量就达到51759件 ， 占全球的2/3左右；而在全球石墨烯重点专利前10席中 ， 中国就占了3席 。 可见说 ， 中国石墨烯的研发水平在国际上处于相对领先的地位 。
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还有重要一点不得不提的是 ， 2018年 ， 年仅22岁的中国天才少年曹原 ， 成功破解了一个困扰了世界科学家百年的难题——石墨烯超导问题 ， 为物理学领域取得了突破性的进展 。 凭借这一研究成果 ， 曹原当年还登上了全球顶级科学杂志《自然》的封面 ， 当选为2018年影响世界的10大科学人物 ， 并位居榜首 。 《自然》杂志还称他是“石墨烯的驾驭者” ， 真可谓是“江山代有人才出 ， 各领风骚数百年” 。
当然 ， 虽然石墨烯技术正加速发展 ， 但其仍以实验室研发阶段为主 ， 产品尚未成熟 ， 还不适合大规模生产 。 这需要后续不断地投入 ， 抢占石墨烯产业发展先机 。 对此 ， 各位怎么看？
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