一枝独秀的石墨烯
作为铅笔芯的主要组成材料，石墨是再寻常不过的碳材料。
石墨烯是石墨的基本组成单元，为石墨单原子层六方网格基面。把石墨烯层层叠放起来，就构成石墨。纳米世界的奇妙之处在于，一旦把石墨基面从其三维集体中解放出来，它就绽放出一系列异乎寻常的性能，被誉为“超级材料”。
值得探讨的是，石墨烯作为碳元素的单质存在形式，严格上说不宜“套用”有机物的命名方式。如所周知，“烷、烯、炔”是碳氢化合物的命名方式，依据碳-碳键的完美程度，依次把饱和(完美)碳键者叫做烷，火字偏旁说明其易燃，烯对应碳-碳双键(稀少了些)，而炔则对应碳-碳三键(饱和程度进一步缺乏)。这种不严谨是历史原因，不提也罢。但是，这种不严谨却开了滥觞，使得“烯”竟成了后续二维材料的时髦命名方式，令人不禁扼腕。
从使用价值出发，石墨烯是已知的最薄、最坚韧的纳米材料，它几乎完全透明，质轻、结构稳定且具有良好的柔韧性和超强的导电、导热性，在高精尖领域有巨大的应用潜能，是一种辐射性极强的、极具战略意义的“颠覆性材料”。我们选择石墨烯作为研究主体做精做强，最重要的原因是通过石墨烯研发可以促进传统材料的升级，带动民用、军用等一大批产业的革新。
值得指出的是，当前，国际主流的粉体石墨烯制造技术存在“三高一低”问题：主流氧化还原技术虽然比较适于规模化生产，但生产过程高度污染环境、产品缺陷率极高，不宜用于高性能领域。英国电弧法技术虽然能够制备结构接近石墨烯的纳米角，生产效率却极低，严重阻碍了石墨烯的工业化应用。因而，近年来国际研究热点聚焦在对高缺陷石墨烯的修复技术上，治标不治本。我们团队锁定石墨烯制造源头，开展科研攻关，发明了国际领先的全流程绿色量产高品质石墨烯技术，实现了用清洁办法一步制造出优质石墨烯粉体的目标。其制备过程能耗低于电弧法的1%，制品质量优于电弧法，成本不到其0.5%，能耗相当的单机年产能可达数十吨。
不仅在制备方面，石墨烯的产业化应用也是我们关注的重点。针对当前锂电池易引起失火爆炸和续航能力不强等问题，郑州新世纪材料基因组工程研究院用石墨烯代替传统石墨做电池负极材料，将石墨烯与非嵌入式正极材料复合，研制出较为成熟的金属离子电池，储能密度能够提高2.5倍，充放电速度更快，使用更安全。针对PM2.5的重要来源之一——汽车尾气排放，研究院研发出具有高效过滤功能的石墨烯布，解决尾气污染问题；在一些诸如红外致热、高效换热、电磁屏蔽、防腐、防腐润滑油脂、杀菌、理疗等功能复合材料的研究都在逐步推进。
目前，以郑州新世纪材料基因组工程研究院作为研发龙头，正积极建设石墨烯创新基地，将配套建设一个年产大于50吨的制造中心，孵化应用技术，形成辐射周边的应用产业链，实现就地生产、消化、应用。
(作者系郑州大学特聘教授，国家级低碳环保材料智能设计国际联合研究中心主任，郑州新世纪材料基因组工程研究院院长), http://www.100md.com(邵国胜)