現(xiàn)如今，石墨烯已成為基礎(chǔ)研究和應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域中最受關(guān)注的材料之一，而其中一個(gè)主要原因就是石墨烯具有諸多優(yōu)良特性。實(shí)際上，我們常說的“石墨烯”，是具有不同結(jié)構(gòu)、形貌、有時(shí)甚至不同化學(xué)組成的一系列材料的總稱。這些 “石墨烯”的不同性質(zhì)與其制備方法息息相關(guān)，尤其給非專業(yè)人士帶來極大的困擾；但同時(shí)也正是這些豐富特性，使得石墨烯在涵蓋了一系列技術(shù)、成本和制備方法的眾多領(lǐng)域大放異彩。

不同形式的石墨烯材料可根據(jù)應(yīng)用和技術(shù)的要求，選用不同制備方法得到。這些不同的制備方法給技術(shù)人員和產(chǎn)品工程師帶來了嚴(yán)重的困擾，而石墨烯形態(tài)的多樣化直接導(dǎo)致了在石墨烯應(yīng)用上大量不一致、甚至相互矛盾的結(jié)果。為在應(yīng)用技術(shù)及材料制造上實(shí)現(xiàn)和科學(xué)界一致的理解，石墨烯在商業(yè)化過程中應(yīng)當(dāng)盡可能將自身融入現(xiàn)有技術(shù)和供應(yīng)鏈之中，并對標(biāo)現(xiàn)存的規(guī)則和制度。石墨烯材料和產(chǎn)品制造商必須建立與消費(fèi)者之間的有效溝通機(jī)制（材料與產(chǎn)品制造商之間同樣需要），以構(gòu)建具有快速、有效改變石墨烯性質(zhì)能力的且不顯著改變現(xiàn)有技術(shù)鏈的體系。

（圖片來自網(wǎng)絡(luò)） 盡管從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化困難重重，但石墨烯已經(jīng)實(shí)現(xiàn)若干產(chǎn)品化規(guī)模應(yīng)用的成功案例；這通常需要下游的產(chǎn)品制造商和上游的石墨烯材料供應(yīng)商共同投入時(shí)間、資金，面向特定應(yīng)用對石墨烯材料的特征進(jìn)行定向開發(fā)。該過程需解決的典型問題包括：確保新材料性能參數(shù)的良好重現(xiàn)性、生產(chǎn)設(shè)備的兼容性、制造流程方面的技術(shù)障礙。在這一過程中，材料供應(yīng)商和產(chǎn)品制造商間的有效協(xié)同，不僅可以對原材料供應(yīng)參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格界定（這些參數(shù)常會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)槠髽I(yè)和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)），也會(huì)對生產(chǎn)過程提出要求。

這里我們給出兩個(gè)例子。 導(dǎo)熱散熱產(chǎn)品案例 第一個(gè)應(yīng)用與石墨烯的高熱導(dǎo)相關(guān)。石墨烯研究中報(bào)道的高達(dá)5000W/m K的熱導(dǎo)率數(shù)值很可能是所有材料中最高的。與此同時(shí)，傳熱與散熱是現(xiàn)代電子技術(shù)中最重要的難題之一：晶體管的微型化與時(shí)鐘頻率的增加使得現(xiàn)代電子技術(shù)的散熱需求逐步增加，以致對高效冷卻的強(qiáng)烈訴求。為實(shí)現(xiàn)高效散熱，高熱導(dǎo)材料例如由聚酰亞胺石墨化得到的石墨膜已在電子設(shè)備中得到廣泛利用。但該類石墨膜存在兩個(gè)重要缺陷：柔性不佳及隨厚度增大而迅速下降的熱導(dǎo)率（比如熱導(dǎo)率從20微米薄膜的2000W/m K下降到100微米薄膜的700W/m K）。

由氧化石墨烯薄膜經(jīng)過高溫還原、加壓致密化而得到的石墨烯薄膜則有效緩解了這些問題，石墨烯薄膜的柔性特征易于保留且其熱導(dǎo)率隨厚度并無明顯變化，已被積極用于芯片散熱。華為公司認(rèn)為，石墨烯薄膜可以為5G時(shí)代的高散熱需求提供優(yōu)秀的解決方案。其中顯而易見的是，原材料生產(chǎn)商在推動(dòng)其材料匹配下游產(chǎn)品制造商的需求上需付出大量努力，因?yàn)槌藷釋?dǎo)率（也需滿足企業(yè)或者行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試）這一顯然要求外，還有很多參數(shù)需經(jīng)調(diào)控（盡管并非同時(shí)需要），如電導(dǎo)、厚度、熱膨脹、使用溫度等。

此外還有一些隱形需求，例如由于薄膜需要裁成特定形狀，因而額外增添了對層間脫落的限制，相當(dāng)于對石墨烯原料的片徑、表面狀態(tài)等提出了要求。

電池電極產(chǎn)品案例

另一個(gè)例子是關(guān)于石墨烯用于電池電極。石墨烯自誕生之初，其在儲(chǔ)能方面的應(yīng)用就被寄予厚望。的確，大量研究也已證明石墨烯的高表面積、高電導(dǎo)率和化學(xué)穩(wěn)定性，使其作為電池主體材料或輔助材料具備一定優(yōu)勢。例如，一些理論認(rèn)為，石墨烯作為鋰離子電池負(fù)極可以提供兩倍于石墨的儲(chǔ)鋰容量。

然而，相比于鋰離子在石墨插層反應(yīng)對應(yīng)的穩(wěn)定電壓平臺(tái)，石墨烯上的鋰離子吸附及副反應(yīng)十分復(fù)雜，且和石墨烯的結(jié)構(gòu)缺陷與化學(xué)摻雜息息相關(guān)。事實(shí)上，低首次庫倫效率和穩(wěn)定性問題使石墨烯難以在現(xiàn)有鋰電池體系中作為主體材料，因而目前石墨烯在能源方面主要作為導(dǎo)電添加劑使用。本質(zhì)而言，石墨烯薄片的二維特性及柔性特征有助于其通過包覆活性物質(zhì)以改善電極的電導(dǎo)率，相比于一維的碳納米管和炭黑情況下的點(diǎn)接觸導(dǎo)電，可能具有明顯優(yōu)勢。但部分研究認(rèn)為，二維石墨烯片層可能會(huì)阻礙鋰離子的輸運(yùn)，因而在石墨烯與電極顆粒的尺寸之間需要建立某種匹配，或在石墨烯面內(nèi)引入孔隙。

另一項(xiàng)要求是石墨烯在電池工業(yè)使用的特定溶劑中的分散性。當(dāng)分散性問題和片徑調(diào)控得以解決，石墨烯基導(dǎo)電添加劑可能在鋰離子電池中的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)爆炸式增長；當(dāng)前比亞迪公司每年采購至少數(shù)百噸含石墨烯薄片的漿料以提高磷酸鐵鋰正極性能。然而，該行業(yè)仍處于起步階段，許多電池公司仍在對導(dǎo)電添加劑的成分和應(yīng)用方式進(jìn)行試驗(yàn)；為加速這一過程，石墨烯導(dǎo)電添加劑的片徑、厚度、化學(xué)組分和雜質(zhì)的有關(guān)表征必須嚴(yán)格控制。另外其他參數(shù)如預(yù)混的石墨烯漿料粘度、穩(wěn)定性等，也需要由材料生產(chǎn)商進(jìn)行管控。