人们对材料认知上有盲区，我写了几句，写了一些哲学的话。首先讲“先知先觉者是创新的领路人，后知后觉者是认识到以后模仿。不知不觉，讲难听的话，闻屁的人。现在很多人还没有认识到材料对中国未来发展的重要性，现在我已经感到非常紧迫。我们从“互联网+”走到了“ChatGPT+”，下面是“新材料+”，进一步做到“石墨烯+”。石墨烯的能力有多大我不讲了，同志们，战略研究不是研究未来干什么，战略研究是研究今天干什么才有未来。昨天大会有讲话，但是几个问题没讲，今天我会讲。

展望未来，没有想象力就没有创新力，没有创新力就没有生产力，未来的中国没有创新就没有经济增长。昨天的不可能、今天的理所当然，今天的不可能是明年的理所当然，对历史我们不要说如果，对未来我们不要说不可能。未来就不讲了。

新材料是实现创新的基石，新材料是推动创新的动力，新材料是中国建设现代化的新基础，新材料是中国碳中和新的地基。没有新材料要实现碳中和是不可能的。这是前面加的几个题目。十年前我曾经在北京教育台讲过，能源革命需要石墨烯，石墨烯推动能源革命。

回到原题目。我们站在历史的十字路口，要回答时代课题。

首先是时代。昨天报告里面很大的问题是没有专家判断当前时代，当前时代中央判断、世界判断是一样的，人类面临着百年未遇大变局，请同志们想一想，能源百年未遇大变局是什么？没有人能回答。最近，REI 2023年报告回答了这个问题，人类进入新能源技术为引领新的工业化时代，我的判断比较早，工业化时代人类的化石能源为基础打造三个帝国：一是煤炭帝国、二是石油帝国，三是光电帝国，今年进入数字化时代和智能化时代，人类需要什么样的能源帝国？煤炭帝国英国人创建，走向世界日部落帝国，石油帝国是美国创造的，美元今天还在增长。光电帝国是科学家企业家创建的，爱迪生、特斯拉，威斯汀豪斯写了一本书《光电帝国》，爱迪生失败了。今天我们要创造什么样的帝国？我们要创造数字能源帝国、绿色能源帝国、太空能源帝国、高纬度能源帝国，总称永续能源帝国，分为：光伏帝国、风电帝国、氢能帝国、生物质能帝国、海洋帝国等等统称绿色能源帝国。我写过文章，百度里有。我们第一个要回答的是新时代需要新材料。

二、高质量发展需要新材料。

高质量发展是中国现代化本质要求，从全球看，高质量发展是人类对未来发展和人类生存的再思考。什么叫高质量发展？一，绿色化发展，二，数字化发展。

绿色化发展、数字化发展是可持续发展的必由之路，是中国建设现代化国家的必由之路，是实现碳中和的必由之路。所以新材料是高质量发展的必需品。

三、实现双碳任务，完成双碳目标需要新材料。

双碳目标我们这代人完不成，需要几代人来完成，北大有个作家叫陈秋繁，写了一本书《零碳中国》，我写了序言，序言里写了，我们不但需要零碳还要负碳，我们要碳达峰、碳中和还要负碳技术，实现双碳任务要几代人的努力，需要青少年参加。实现双碳靠科技，推动双碳靠市场，其中很关键的是新材料。

今天就三条：1.新时代需要新材料、2.高质量发展需要新材料、3.实现双碳目标需要新材料。

同志们，我们正在回答一个问题，新时代面对能源百年未遇的大变局是什么？世界经济数字化转型是必然趋势，新的工业革命要重塑人类社会，所以，我要重申，能源革命需要石墨烯，石墨烯推动能源革命，智慧能源需要新材料，新材料推动智慧能源。从未来看，藤原的百年未遇大变局离不开新材料，风电的发展需要新材料，光伏、光热、光合作用的发展需要新材料，氢能技术发展需要新材料，生物质能技术发展新材料、氢能需要新材料、储能需要新材料、绿能需要新材料，总之未来的能源发展离不了新材料。人类的未来离不开新材料，包括未来的太空能源、高纬度能源离不了新材料。我希望我们人们都是先知先觉，后知后觉者改过来，不知不觉者赶紧向前进，因为我们中国改变政策，从“互联网+”到“ChatGPT+”到“新材料+”到“石墨烯+”，预祝未来的石墨烯会议不是25个人，而是2500人、2.5万人，谢谢大家！

数字化作用不展示了，你们要就给你们。还有这几本书，我们要搞好新材料，重要的几本书一定要看《100问》《政策汇编》等等，今天拿来两本书《氢能利用中的新材料》《石墨烯的前世今生》，希望大家一起来看，希望共同推动中国现代化，党的现代化之后我们需要的是生态高颜值，发展高素质、生活高品质，让人民过上好日子是我们共产党人一切利益的出发点和共同点，让我们心中有信仰、脚下有力量，不忘初心、方得始终。

谢谢大家！

林承桢：下面的致辞是朱宏伟教授，他的致辞也是关于石墨烯和氢能之间的。氢能现在作为新一代的电力系统或者是构建能源体系已经成为了至关重要的能源形式，或者说是至关重要的环节。

下面请朱宏伟老师致辞。

朱宏伟：谢谢林承桢老师。首先干此徐参对我们这个会的致辞，每次听徐参的话都让我们非常振奋，也说了我们的会议人比较少，石墨烯的论坛都是慢热型的，前半段都不太多，我记得每年后半段的人数都会上来的。

首先感谢斯奈克对我们石墨烯论坛支持了八年，我们是第七届，去年停了一届。大家看会议手册会发现，石墨烯论坛在整个光伏大会论坛是比较另类的，很多人为我为什么把石墨烯加到这个大会里，感觉不太对。但是刚才徐参已经指出来了，石墨烯作为新材料的代表应该是在各个领域都有贡献，尤其是在光伏领域。我们这个大会的主题是光伏，由前几年转到各个能源环境。今天我想从氢能的角度，也是结合这次论坛的报告汇总一下，介绍一下石墨烯和氢能能源的关联。

石墨烯它有它的特殊性，石墨烯从哲学的角度是矛盾统一体，我们在石墨烯身上会发现很多不可能在同一种材料出现的性能，这是二维材料或者是第一维材料的认识。石墨烯也是量变引起质变的典型代表，这都是哲学词汇，但是在石墨烯中都可以体会到。

说得细一点，比如最强和最软在石墨烯材料中都可以体验到，最开始质疑石墨烯是透明还是不透明，因为石墨烯很黑，但是又透明，从吸光度角度来讲石墨烯是非常不透明的东西，但是做薄之后就变成了透明的东西。石墨烯在实验上未发现之前存在争议，石墨烯到底是导体还是绝缘体，从这些就可以看出石墨烯获得诺贝尔奖是有原因的，解释了很多争议。虽然石墨烯非常简单，从石墨上撕下来一层，结构应该是最简单，碳的六边形构成，但是能给我们带来很多氢能。

石墨烯获得诺贝尔奖之后，欧盟也是石墨烯的发源地，启动了石墨烯旗舰计划，当年欧盟启动了三个旗舰计划，对比一下就可以知道石墨烯的技术，另两个是脑科学和量子科技，脑科学和量子科技比较容易理解，但是把石墨烯作为它们并列的旗舰计划，可见全球学术界包括产业界对石墨烯的重视。包括疫情期间英国已经是躺平了，完全想群体免疫，但是也没有中断对石墨烯的资助，也体现了对石墨烯材料的重视。

习总书记在石墨烯获得诺贝尔奖之后，2015年亲自到石墨烯研究院，我们也发布了石墨烯的标准，石墨烯作为新材料带给我们新的启示、新的机遇也是新的挑战。

它和氢能的关系。氢能2020年引入了国民经济和社会发展的草案，国家很早就重视，尤其是太阳能和氢能的结合，其实也是利用氢能有效方式。我简单过一下，后面几个是偏学术，石墨烯和氢的关系很有渊源，或者说碳材料跟氢的关系非常有渊源。最早储氢都喜欢用碳纳米管，包括活性炭储氢，虽然没有使用，而且结果存在争议，但确实是储氢的一个方式，包括氢化。石墨烯氧化之后叫氧化石墨烯，熟化叫熟化石墨烯等等，氢化是可以调化类似性能。

包括氢离子，可以把石墨烯变得更平整，和碳的作用非常广泛。它是做渗透的，石墨烯的性能争议就是到底透不透，透能透到什么程度？比如最小的气体分子，氦气、氢气，包括氢离子是不是能透过去？怎么透过去，渗透可能又能和催化结合起来，一会儿有专家进行报告，这都是和氢的相互作用。

太阳能和氢能是天然的结合方式，太阳能有地域性和时间性，必须要存储。运输都是问题，可以通过光伏电池、光电催化，把太阳能直接转换成电能或者是化学燃料，转化成化学燃料最重要的就是产氢、制氢，这个时候就可以通过很多电催化、光电催化或者光催化的手段进行不同的组合，和氢能进行很好的结合。后面和我们生活相关的可能就是交通，比如氢燃料电池汽车，涉及到方方面面，如果和太阳能结合起来，从水开始作为原料进行产氢，产氢之后进行压缩、存储、运输、使用几大环节。

第一个环节，石墨烯在内的很多碳材料都有用处，而且很多场合下是非常关键的材料。比如氢气制备要用到电极材料催化、裂解、水分解，这时候用到很多与石墨烯相关的，比如石墨烯这种材料可以作为载体，石墨烯本身也有催化性能，所以可以利用。

第二个环节，氢气的分离和提纯，这是很关键的，包括氢气分子的分离和提纯，也包括同位素，氢各位同位素的分离，这里面又是内容非常多的。

第三个环节，存储。存储反而在这几个环节应用里最开始研究的，最早的氢气怎么存储，这其实是个大问题。最开始最方便的变化就是用高压气瓶，第一代的燃油汽车就是车顶有一个大的压缩气瓶，那是很不方便的。后来开始开发储氢材料，金属基、非金属基，包括碳基，最早碳纳米管、活性炭，现在石墨烯都开始用。

最重要的应用就是氢能转换，以燃料电池为主，和我们生活相关的主要是燃料电池，也涉及多电解质材料、电极、催化材料、隔膜等等，石墨烯这样的纳米材料在这里都发挥了关键作用。

氢能的主题可能不单单是氢，广义上氢能不单单是氢气一个东西，我的理解是含氢的，作为清洁能源的都可以涵盖到大的概念里。现在我们知道和能源相关必然和环境相关，这两个是紧密关联的，所以我们说智慧能源，利用新材料改善我们的环境，通过怎么控制能量的转换、能量的存储，结合电子信息技术，智慧能源可能要结合电子信息技术的发展。

这次论坛结合这个主题邀请了几位专家进行相关的研究进展介绍。简单梳理一下，一共是七位报告人，分别结合三个主题：

第一个主题：是赋能新材料与新产业。

首先邀请的是韩国巍山科学院的Rodney S. Ruoff教授，本来要现场参会，去年疫情期间就邀请他，当时要线上，这次因为预先录制视频，所以现场没有过来，我们有一个线上视频播放，主要是从石墨烯的制备谈现在石墨烯面临的最大瓶颈是什么。新材料应用核心的瓶颈问题就是指标，怎么做出完美的石墨烯，硅材料为什么能大规模应用？因为纯度提高到99.999%，石墨烯再好，如果纯度达不到，应用永远没法达到理想的效果。

第二位是中国石墨烯产业创新联盟的李义春秘书长，每年给我们回顾石墨烯在当年以及近五年、十年的研究进展，这个报告还是很有权威性的，把整个全球石墨烯进展给大家回顾一下，主要是从产业的角度，非常全面。李义春老师每年也来，今年又出了意外，出了车祸，腿摔伤了，刚出院，也是给我们录了一个视频，建议大家可以来关注一下。

第二个主题：石墨烯+信息+智能。

邀请了清华大学的任天令老师，还有浙江大学的林时胜老师，他是长期做石墨烯在太阳能电池、光电领域的应用，和大会主题最契合的。

第三：石墨烯+能源+环境。

首先是侯士峰老师，侯士峰老师是第一批千人计划，在中国石墨烯产业做出非常重要的贡献，应该是最早一批在中国石墨烯产业取得中国成果的。今天也是结合石墨烯的分离、环境、应用给我们做报告。

第二位报告人是周铭教授，来自广西科技大学，也是清鹿科技的首席，在学术和产业同样做的非常出色。会议册上写的题目和这个不太一样，今年想结合粮食安全、乡村振兴，主要是围绕石墨烯在农业领域的应用，还是非常深入的，我相信大家能从这个报告里体现出石墨烯在农业上的应用突破点。

最后是孙鹏展博士，来自于澳门大学，也是刚从诺贝尔奖团队博士后出战，回到澳门大学任教，对石墨烯的选择性、渗透、微流体、微纳的传输通道、传输性能非常深刻，在相关期刊发表很多文章，也是和环境密切相关的。

感谢大家参加这次会议，我感觉我们的人稍微多了一点，马上人会更多，谢谢大家！

致辞环节就结束了，首先请韩国国立蔚山科学技术研究院多维碳材料中心主任，Rodney S. Ruoff做报告。主题： “完美”大面积石墨烯与类金刚石单晶薄膜，这个报告是帮助我们理解石墨烯制备，阐述得非常清楚，表示欢迎。

Rodney S. Ruoff：今天我要跟大家讲述的是大面积石墨烯和类金刚石单晶薄膜。

今天非常荣幸能够在斯奈克石墨烯论坛上发表这个报告。今天我们谈论类金刚石、单晶薄膜还有大面积的石墨烯。这是我的元素表，大家可能之前讲座中看过。首先介绍一下UNIST，我们位于巍山，在佛山国际科技大学之前我们称为IBS，也就是基础科学研究院，差不多十年了。

我想提一下现在我们有31个类似的科研中心，我今天跟大家讲座的时间差不多45分钟，我们看一下比较典型的铜箔、镍还有复合型的薄膜，看一下颜色分布包括颜色，这是来自于铜箔的图样颜色，可以看到一些边界和晶界，这是在金属箔质中可以看到的精彩分布。我们是不是能够找到这样的方式？能够把这种复合型的箔改成大量的单晶薄膜，我的团队致力于这项研究。

简单来说，我们把铜箔进行切割之后放到一个高温炉一千多度中进行加热，可以看到氢气和其他气体在其中加入，可以看到整个铜箔，比如说111单铜放到高温炉加热可以看到这样的图谱，基于这样的研究图谱继续研究单晶薄膜。可以看到，这种单晶表面中在ICM的生长情况，之后会成为单晶体结构。如果我们把它放到多晶铜的箔之间，同样的程序比较有间断性增长和没有间断性增长的区别。在镍箔也进行同样的实验，镍111，我们看一下在单晶箔之间怎样变化，也看一下镍111和0001之间的变化，也是在加氢的情况之下。这两种特别的讲述看出来这个和铜箔之间有差别，我们也对箔的111进行同样的单晶膜测试。从111箔可以看到大规模箔的制备过程，了解这几种金属膜之间的区别之后，2018年发表了一篇论文。

通过这样的了解也能知道怎么样转化，对于能源障碍也是比较低的。氢所做的事就是能够降低能源阻隔，帮助单晶薄膜的形成。当时，我们这个实验性结果也是意外发现，我们意识到氢可能起到润滑剂的作用，能够对突破晶界，帮助我们形成大规模的单晶薄膜起到促进和润滑的作用。这里是几篇参考文章，是我们对于铜111还有镍111实验结果之中的引用文章。比如高定向单层石墨烯如何能够在铜和镍111上增长等等文章，今天时间不够讲太多细节，我们已经跟着这个主题发表了一系列的论文，针对铜箔111和镍111如何帮助我们制备新材料。

这两篇都是在基础科学期刊上发表的，包括单层的石墨烯还有双层的石墨烯，还有类金刚石的单晶薄膜如何制备。当时他们是我们的研究生，这两位进行了在铜箔111上的实验，也是对于电流如何在这样一种单晶薄膜上的通过也有一定的研究。有两个电子，可以通过弧形进行传播。通过这样的实验我们对电子如何在铜箔和镍之间有进一步了解，也对未来如何大规模制备石墨烯有了理论上的支持。从0.05、9.5可以快速增长高质量石墨烯的制备，不管是从原子结构来说还是从铜箔、镍箔的传播速度来说，这两篇文章都奠定了很好的理论基础。

王先生已经加入到博士后工作站之中进一步做研究，他现在的研究是在低温情况下如何促进薄膜的增长。我们之所以要在某些情形之下研究薄膜的最长，因为是单晶薄膜，金属膜的收缩可以根据温度的变化来进行变化。我们之前研究了铜和镍的111材料，这也是前躯体的研究。了解之后我们就可以在极低的温度之下看一看它们的增长情况，我们也知道可以在不同的温度下增长单层、双层或者是多层石墨烯。

现在我们所看到的结果在所有的石墨烯范围之中，可能是1+1.1之间的范围，在平行的坐标之中。

我们看一下石墨烯膜，石墨烯的折叠可以朝各个方向，包括AFM的各种向折叠反射，也可以进行对角线的对折。通过这样的研究就有石墨烯从各个方向、各个角度折叠之间的详细研究，就像折纸一样，可以通过各个方向的重复和折叠。通过这样的折叠就可以形成多层的石墨烯，把它范围不断扩大之后会产生什么样的特性？博士生的研究就涉及到这样的主题。

这是我们在纯铜箔上进行的实验，接下来也会在镍箔上进行实验。这个实验是在铜镍111金属箔上进行石墨烯增长的过程。比如说我们看这三条曲线，关键温度下降的时候可以看到不同的数据和变化。因为这样的变化可能会产生涟漪反应，包括在TEM和ADF-STEM之间都会产生这样的涟漪反映，各种温度增长之间收缩比较显著，压缩率也会变化，收缩之后也就产生了联箔效应，这也就解释了为什么石墨烯的折叠会有不同的性能，包括在不同温度下的表现也有所差异。

之后我们看一下单晶大面积、无折叠、单层的石墨烯，我们可以以非常大的尺寸，同时进行生长，我们使用的是eleven nation的方式，下面有氢气，这样的薄膜可以用这样的方式在衬底逼出，可以获得它。实验显示我们可以重复使用这样的衬底，一轮轮下来本身性质不会变化，因此我觉得可以使用这样的一个衬底帮助我们的生长大面积石墨烯。所有的方向整体石墨烯在不同的位置，我们有非常紧密的数据。有时候可以看到没有褶皱或者是折叠，这种可以看到非常大的优势，不仅可以形成单晶、片层间的石墨烯，而且是可以形成没有折叠的石墨烯，石墨烯整片就可以使用，而且有非常一致性的行为表现。

这里有一张幻灯片，之前提到过这张幻灯片。这里看到的就是铜箔片制备石墨烯夫妇，这是111单晶，在大区域是这样的，一直是单晶111位置。单层石墨烯应该非常熟悉拉曼黄金准则，我们有外延、有单晶，同时还有高质量的结果，大家可以从这个拉曼光谱上看到。这是因为有镍的存在所以有这样的情况。

之前我提到过镍和铜之间的比例，镍的浓度进行了调整，大面积AB堆叠石墨烯，同样也是非常高质量的，从测试结果就可以看到，包括TEM测试，这篇论文也已经出版了。大概ABA60%的覆盖率，石墨烯浓度升高就可以达到60%的覆盖率。

这里看到之前提到过的我们的研究。

接下来转换一个话题。跟大家谈一下AB堆叠双层石墨烯，可以生成单层的类金刚石材质或者是氟化类金刚石的材质。我们内部有设备，可以看到我们有制备自己的样本，有自己的繁漪室，我们用二氟化氙这个物质，我们只是用中等温度，大概40-60摄氏度进行实验。印度的研究人员做了好几轮的AB堆层双层石墨烯的措施，黄博士也是做这个测试。我们做了很多次的合成，然后我们获得了氟化类金刚石。

在这过程当中我们的目标就是C2F，C2F有不同其他的结构，如果我们可以实现C2F，我们有X射线还有其他的设备和其他的方法来进行制备。我们还进行横切面的实践，最终制备出来的是F-diamane类金刚石，它有片层间的间隔，之后会具体解释。

我们的同事做出这样的结构，大家可以看一下这个层间结构。

这是另外一篇文章，大家有兴趣可以看一下这篇文章，在这里看到AB堆层双层石墨烯，把这个结构叫做金刚石和氢的结构，不是双层的结构，甚至有三层结构甚至更多层的结构，可以叫做三层或者四层的diamane，这个过程中有我们的团队。这是外延多层石墨烯，两层、三层甚至是十层，我们使用的是氢气或者是氟化，只是在上层用氢气或者是氟化。非常有意思，最上面这一层大概是十层，不是十一层，层数是十层，可以转换金属之间形成键合，两层、三层，可以进行外延生长形成键合，铜111、镍111或者是钴0001，这还挺有意思的，我们想用这样的衬底，是形成这样的薄片之后才形成这样的衬底，我鼓励大家可以读一下这个文章，这个文章和大家探讨，坚决键合，就是下面底部的片层间有键合的情况，我们发现里面有一些共价键的形成。

F-diamane，这不是正常的顺序，主要工作中进行来回地测试，看一下可以获得比较好的双层样本，也是用X射线方式进行研究，之后李教授团队之间有人使用这个测试方法获得这样的图片。我给大家看一下，我们通过进行不错的氟化类金刚石的结构，可以获得横切面的样本。经过氟化之后可以看到碳层还有石墨烯层，包括氟化层。实际上是跟碳原子结合的，跟CF键合的，各个位置有CF键合情况。再看一下10001这个平面。CF键合平均值是1.62%，片层间的碳分离是2.06，这是立方金刚石的值，获得了这样的情况的结果。其实这也是我们观察到的，F-diamane TEM已经制备成了氟化类金刚石薄膜，这里的实验结果也显示这样的情况。我们有过滤的数据、原始数据还有模拟数据等等，都是验证了这一点，包括这里看到的图像等等。

另外，非常重要的，这里看到的是模拟的图像，FFT，图像上看到这个图像，EO数据也模拟验证这个实验数据，跟实验数据相吻合。这里非常支持的实验结果是制备出了F-diamane TEM的结构。

接下来也是非常有意思的研究。希望可以制成ABC，ABAA三层没有这样的位置，没有办法形成片层间的键合，我们想制定ABA石墨烯，双层石墨烯想转化成为晶片，在这个实验当中持有的是二氟化氙，确实形成了F-diamane，但是二层形成了F-diamane，三层只是单层的区域，三层区域在这个实验之后没有形成F-diamane。我们觉得确实不会形成F-d，ABA没有转化成三层的F-diamane。

接下来介绍一下FPM，感兴趣可以读一下这篇文章，我们之前选择了氟而不是氢，氢气是没有FI光谱的，氢气在XPS是同样的峰值，跟CC是一样的，也就是片层的CC键建成是一样的，因此这也是为什么我们选择氟，氟化也可以形成单层，我的同事之前发布的文章是在美国，还有F1、C1等等其他研究组也是使用的二氟化氙。其实我觉得这样的一个实验更加完满了回复了实验，我们之前没有在其他文献上看到完整的其他氢气研究或者是类似的研究。在我们来说CYI光谱上，这个键是在不同的位置。

我们还有F1S区域进行分析，我们用FPS的表面，同时还有旋转氢角50度，正常角有50度的氢角，如果倾斜50度，这个样本就在表面形成薄膜，对比的是渗透到金属这一层，经过氟化AB叠层双层石墨烯仍然就在铜镍111上，因此我们想是不是只有上层，是不是跟下面的这些金属形成片层间的键合结构？其实不是的。我们获得了相应的实验结果，底部AB叠层石墨烯上有氟化作用。

非常必要的移出表面层，我们这样做了，并且对镍进行了转化，对氟也是有一定抵抗的。我们发现DRM也是可以从衬底之间分离出来的，我们可以看到这些峰值让我们更加有兴趣进一步阅读这些文章。我们在等式中学到的，比如我们把这三个独立样本拿出来，在C样本之间看到氟化不足，这是CPS值，C1S和F1S结合之后是26%-27%的值，A样本之间可以看到氟不足的情况下达到32%的数值，我们也进行了其他的分析。

这张幻灯片看到我们可以通过这样的方式在0度和50度的情况之下的对比值。可以看到氟化不足情况之下的对比值，可以帮助SB3之间进行转换。在F-BLG之间显示3.3的间隙。

非常有趣的一个文章，在北大的一个同事发表的，他们非常也兴趣来看一看从理论转化为工程的可能性，是不是可以看一下拉伸力还有压缩力的研究，看看单晶薄膜工程上的特性。

最后，有一个非常有趣的可能性，通过石墨烯用到各种各样的装备上，比如说成像、TEM包括电子上的折转、讲解都可以通过F-diamane实现。当然也是这样的门槛，如果跨越这样的门槛，特别是氟化的过程，可以找到石墨烯薄膜在各种设施之中的应用，我们可以看到F-diamane和石墨烯之间的关联，相信通过这样的研究中未来可以找到非常广泛的应用，比如晶片的大小和石墨烯单单晶膜之间的关系，还有电子辐射等等双层薄膜是不是可以帮助传导，3.3的设施通过计算更了解他们的间隙代系，一旦了解这些相信对未来电子设备发展带来比较大的影响。

最后看一下团队的照片，这是几年前冬季的时候在巍山、釜山所拍的一些照片。蔚山气候非常好，晴朗的天气非常多。

以上就是我的报告，谢谢各位，很高兴今天有这样一个机会向各位呈现我们在石墨烯方面的研究，也希望上海这次会议取得成功，谢谢各位。

朱宏伟：感谢Ruoff教授做的报告。下一位报告是来自中国石墨烯产业技术创新战略联盟的李义春博士，他也是联盟的秘书长，给我们做报告。报告题目：石墨烯产业现状与发展趋势，更新的题目是石墨烯近十年的现状和未来的趋势。

李义春：各位老师和各位代表，大家上午好！非常高兴能和大家再次见面，在光伏大会石墨烯论坛再次一起分享石墨烯在光伏领域应用的最新进展情况。听林老师介绍，今年大会爆发性的反弹也好、增长也好，我觉得得益于中国的双碳战略，中国也是全球最大光伏产能国家，同时现在又变成了光伏的产业最大市场，一个是市场、一个是产业和创新都成为了引领，这也是光伏整个发展，以前也是在国外，现在中国成为主导全球大国，也激励石墨烯产业五年、十年后也能迎来这样的一个盛况。

现在来说，中国的石墨烯材料也是在引领，只不过规模各方面情况，因为才十年，不到时候，可能二十年、三十年会有这么一天，首先我代表石墨烯材料技术创新战略联盟向本次大会的召开表示热烈的祝贺，同时，感谢大会组委会一直把石墨烯作为战略前沿的方向布局。随着现在光伏产业的发展，对创新的需求越来越多，同时论坛在光伏产业的背景下在大会上也越来越受到重视，虽然市场大、产业大，但是压力也大，创新的压力也大，从现在的发展态势来说，石墨烯越来越在这方面有一定的应用。下面跟大家分享一下石墨烯在光伏应用的一些情况。

题目是：全球石墨烯产业发展十年回顾，今年是石墨烯联盟成立的十周年，2013年7月13日在北京成立，今年也是十年。石墨烯产业走过的十年也是经过了前期的探索实验室到现在逐渐开始进入产业界，从产业的发展需要这么一个时间来进行深入。

从全球发展情况来看，创新还是欧盟，欧盟从2013年开始启动旗舰计划，欧盟一直是在创新发展中投入最多的。同时印度也开始重视，他们去年也成立了石墨烯创新计划，投入了7.32亿人民币，类似于在塔塔钢铁方面也投入了很多。马来西亚也建立了实验室。在全球领域重点还是欧盟。今年旗舰计划到期之后又继续启动，从旗舰计划进展中重点发力启动旗舰计划第二期。从欧盟的研发发展制备来说，因为欧盟对一些法规限制，石墨烯主要产量规模达到吨级，未来随着市场发展情况可以达到100吨和1000吨的级别。从应用角度来说主要是在能源、储能与复材、电子和光电子、健康、医药与传感等方面发力。

从全球石墨烯专利来看重点是在应用，石墨烯从前期制备来说已经日渐成熟，只不过是怎么样能品质更好、成本最低，核心是应用，怎么样把石墨烯的应用通过石墨烯的应用在工业领域产生很大的技术上突破，全球的重点还是在这。

看一下中国的整个产业。专利在全球占了72%，中国总体产量达到1.8万吨，薄膜产能达到74.万平方米。市场规模2022年达到了160亿，中国已经成为全球薄膜产业的广泛应用。从创新来说可以说跟全球并跑，但是创新投入是欧洲比较多，产业投入中国比较多，中国主要是靠民间投资而不是政府。

我们一个非常大的喜讯，我们国家石墨烯创新重力获批，这是大家共同努力的结果，这是我们联盟核心单位，30多家核心单位组建了石墨烯创新中心有限公司，通过这个公司申报国家的创新中心，这是联盟的大事。这个创新中心重点是解决4级到7级重点工程化的阶段问题。前期基础研究类的由高校和研究机构，工程方面失败可能比较多，这块是由创新中心完成，到产业化阶段交给企业完成。

总的投入来说，国家工信部在全国布局了几十家创新中心，支持份额最多是2个亿，也有1个亿的，我们达到了最高，工信部支持2个亿。宁波和浙江省匹配支持3个亿，加上股东单位一起支持，这也是石墨烯经过十年的努力，终于结成正果，让国家看到了这个情况，也是积极支持。

创新中心运作模式是“联盟+公司”，公司是联盟组建单位的主要公司，聚焦研发国家发展战略，金盯科技发展前沿，着力解决跨行业、跨领域、跨学科的关键共性技术难题，以及提升石墨烯产业化技术的创新能力。这一块主要依靠联盟单位，我们再引进完成。同时，联盟负责行业服务，满足上下游的需求。

协同创新，石墨烯在好多国家和地区都有创新中心，我们国家的创新中心是开放式的，我们跟地方联合共建，作为石墨烯分中心共同推动，因为石墨烯的应用领域很多，必须接地气，结合当地的产业发展，把好的石墨烯应用到当地的产业当中，也更方便石墨烯的产业化得到一定。

同时加强国际合作，现在石墨烯领域，特别是欧洲在国际发展最多，涉及的国家也多，所以我们构建全球石墨烯合作共同体，推动石墨烯具体项目进行标准认证。

我们20家常务理事，同时还有会员单位60家，还有联盟的情况。专门成立了中欧合作石墨烯创新中心，这个中心也是非常国际化的，聘请了石墨烯全球智库负责人，在全国有一个智库 Metalgrass，有几万会员，作为我们中心，主要任务就是帮我们筛选一些石墨烯好的技术和效果推进到中国，所以我们联盟整个是技术全球并购，产业全球整合。

我们已经联盟了14家国家地区的27家石墨烯进行创新合作，同时跟国内多个地方政府搭建石墨烯产业平台，参加了4个国家级石墨烯产业示范基地，一个国家级制造基地，还有两个省级的。

欧盟石墨烯旗舰计划专门设立了能源与储能两个工作组，开展石墨烯在储能与新能源发电方面的研究和布局。储能工作组有石墨烯的锂离子电池等等。新能源也是瞄准新一代的光伏电池，氢燃料也在布局，包括钙钛太阳能等等方面布局。

同时，欧盟在石墨烯春能产业化方面有三方面的力量，第一个是旗舰计划，第二个是大型企业和旗舰计划合作，第三个是从自身发展石墨烯的创新型公司。欧盟石墨烯旗舰计划2019年投资了9200万欧元推出了11个先锋项目。博世为代表的企业也是在欧洲的大型企业，石墨烯的企业也都得到了融资等等支持。

美国在这方面也在进行发力，包括石墨烯、储能，当然有美国能源部、太空总署和国防部等等的支持，在石墨烯产业方面也有大型企业进行布局。

日本工业界也在往这方面发力，特别是电池，主要是一些企业在进行研究。

韩国也是在固态电池方面的研究，也在推进企业化元器件。

我们国内也都在做，同时联盟自己的企业在铅酸电池里得到了很大的应用，现在还有几家在谋划上市。我们很多企业都发展得很好。

基本现在大致的情况，我觉得随着大家在光伏领域市场越大、企业越多，竞争越来越激烈的情况下，石墨烯作为新的材料、新的技术，以后必将在这方面让大家引起越来越多的重视，同时也能得到各方面的关注。

今天就分享到这，在此预祝本次大会取得圆满成功。

林承桢：下一阶段是“石墨烯+信息+智能”之间的发展。有两位教授。一位是清华大学的集成电路学院，一个是浙江大学的信息电子工程学院，我们石墨烯要考虑如何实现碳基的发展，这是很重要的前沿方向。首先请浙江大学林时胜教授做讲演。

林时胜：非常感谢林老师的介绍，这是第七届石墨烯在光伏会议上的露面，我本人来自浙江大学，我跟朱宏伟老师还有林承桢主席也参加这个会议好多年，可能看起来现场没有特别多的人，但是我觉得这个事情还是很重要的，我从PPT里给大家介绍一下为什么重要。

这个PPT报告的题目是关于石墨烯、水和半导体，这是浙大的宣传。因为疫情停了大概两年时间，回到2021年的PPT，那个时候我发表了一个演讲，那个演讲：重估一切价值。刚才看到了李义春主席介绍中国石墨烯产业联盟的一系列创新，2010年我在英国曼斯顿大学待了不久的时间，跟海姆教授一起搞石墨烯的光谱，拉曼光谱，后面回国自己搞石墨烯的发电。刚才徐参也说了，中国的技术大部分都是来自于国外的，所有的中学教材、小学教材上面科学家的名字都特别难记，现在我们的科学家法拉第小时候念起来也有点别扭，这正是中国的现状，别看得会议有很多的听众来，但是我们所有的技术全部是老外搞的。这个时候应该深刻的反思，我们中国的科技在世界贡献到底在哪？我们石墨烯是跟着别人的石墨烯进行资源复制，还是从源头进行创新？这是我过去12年一直思考的一个问题。我们做研究的人力量很微薄，但是我们希望这个思想有启发意义。

2021年启发了一点思想，怎么从分子层面重新审视发电。太阳能电池严格意义来讲就是光子与半导体内建电场的作用，我们自己创建了一个命题叫动态二极管，利用机械力的量子作用与半导体内建电场作用，后面拓展到水分子的作用，利用石墨烯来进行发电。这是2021年的报告。

今天带来一个新思想，你有没有想过太阳能电池除了硅以外，今天来讲的新材料，我很少出来开会，基本两年一次，因为我觉得很无聊，人家来了一个人工智能我们就加智能，来个新材料就加新财来，变成了我们是无头苍蝇，我们是显示器，CPU永远是人家的。这样的结果导致我们从来不进行大的提问，今天我斗胆问一下在座专家也好、太阳能的从业人员也好，你有没有想过为什么一定要用硅或者是砷化镓？这里面我们讲一个大的逻辑，从月球看地球，可能几十亿年前都没怎么变过，但我们去看微观发现有很大变化，而且这个大的变化在近几百年发生的。怎么发生？很简单，人类干了一件什么事情？煤矿在蒸汽时代被挖出来，这是俄罗斯的煤矿图。挖出来以后蒸汽汽车跑起来了，工业文明有了。后来到煤矿发电，造成我们现在讲的碳中和、碳达峰。煤矿在原始地球里是二氧化碳，二氧化碳是经过雨水落下来吸收到地里面，后来是由于生命的出现造就了煤矿，因为植物把二氧化碳进行光合作用吸收了。

马斯克提过一个很深刻的问题，做过很深刻的讨论，ChatGPT或者是人工智能是不是用来取代人的？我们碳材料的出现用我的理解就是来干太阳能的，就是提供一棵新的树，生命的出现，诞生煤矿，降低空间中的二氧化碳，我觉得碳材料的出现从某种意义上，从大的垃圾架构上有助于太阳电池的技术革新，真正做到节能减排。

我经常思想大的逻辑，我觉得这么一个大的逻辑下是可以形成闭环的，因为人类的进化是逐级的，原来碳循环是这么一个循环，后来加了一棵树进行循环，加了一个太阳能电池进行闭环，太阳能电池下一步是什么？碳材料把太阳能电池效率进一步提升。

新材料不是宽泛的“新材料+”，为什么讲了这么多年到现在还没有产业化？我觉得很大原因是科学界和产业界严格意义上脱钩了，刚才讲的都是关于怎么长石墨烯，长了也不知道有没有用。有些搞基础物理研究石墨烯电子当中怎么跑，确实跑出了一些量子行为，但是产业界关心的是什么？刚才我提到的逻辑闭环，怎么样把这个效率提起来，这两个逻辑怎么连在一起？通过这个东西可以连在一起，把石墨烯半导体放在一起。听众就会问，你这不是很傻吗？谁都知道可以放在一起。这放在一起是有深刻的物理内涵的，石墨烯中热载流体的寿命可以达到100ps，但是石墨烯和半导体之间的载流子跃迁是飞秒量级，这样意味着光子变成电子以后有足够长的时间转化成电输出到能源端，这样把大的逻辑闭环形成了。

也就是说，石墨烯变成一个热载流子，这个热载流子在传统的太阳能电池当中来不及变成电，就变成热了，我们把这部分热能量收集起来，不要小看这一部分，这一部分大概有30%，1000瓦可以有300瓦转变为电。有人说石墨烯论坛已经存在七年了，石墨烯产业联盟和海姆发明石墨烯已经很多年了，为什么到现在还在搞基础研究？因为还有很大的一点，我们的产业界不大相信教授的忽悠，觉得你们的忽悠太不实在了，不敢拿出这条产线让你搞实验，但创新的力量是很大的，我很赞同徐参的说法，科学家要有武将精神，搞事情一定要在产线上搞。

我们那时候搞了什么事情？石墨烯和砷化镓弄在一起，调控石墨烯的费率能级，效率达到18.5%，这也是厘米级的器件。通过模拟证明单级效率可以达到25%，委员费米能级，石墨烯调控的传统半导体可以调控到费米能级，我们学术界关心的永远是把两个二维材料搁在一起，发百分之一点几的电，但是产业界又觉得离我们产业有点遥远。那个时候通过自己课题组的经费，坚持做这个事情，这个文章2023年的。

刚才说的逻辑闭环，通过量子效率，右上角这个图可以看到波长在400纳米的时候把800纳米的时候EQE要大，传统太阳能电池都是反着来的，足以论证石墨烯当中一个光子，刚才说变成电子以后，通过电子相互作用可以变成多个电子，这就是石墨烯当中的多激子效用，这就把太阳能的逻辑连在一起，星星之火可以燎原，这一点，包括跟几个太阳能上市公司董事长讲，我们绝对是经得起考验的，我们到他们的产线上做实验，很多人都围过来，说有这么神奇的技术？徐参讲得好，讨论哲学，我讲了一句话，什么是中国问题？我说，“恨你有，显你无”，东北话就是嫉妒心贼强。但是我们依然要勇闯高峰，我们这个小组十几个年把这个效率干到了20以上，石墨烯跟砷化镓的太阳能电池，包括在产线上也确实提升了太阳能电池的效率，这个产线是统计效率，正儿八经的统计效率，这个技术是有展望的。

我们经常讲，这个老外，在座也有外国朋友，为什么叫老外？可能外国人看起来比较老，我也理解，有时候人长高了就看起来比较老。老外反过来讲对我们太阳能电池的评价是很高的，非常高。

但是石墨烯太阳能电池远没有钙钛太阳能电池那么火，我很纳闷，石墨烯有个优点是物理上优势，第二个优点是很稳定。我不讲其他二维材料，我虽然也做了一些二维材料的研究。某种意义上来讲，我们刚才讲的逻辑，利用太阳能的光子特性跟石墨烯半导体电场独体物理创造了一个效率提升。反过来讲，能否利用机械力的量子行为？我们也做一些工作，这些工作也在走向产业化。刚开始很简单，水滴在石墨烯上滑动，那个时候指出来，由于这个衬底跟石墨烯存在费米能级差，所以这个水分子会极化，这是中科大力学系帮我们做的模拟，水其实是极化的，但是流动的时候有空间的建立和消失，所以是去极化的过程，这样来发电。

那个时候就给浙江大学，120周年校庆的时候做了一个宣传，“一滴水可以点亮灯泡”，确实现在已经做到了，水在石墨烯上流动就可以点亮灯泡。

有一个问题，向左流动和向右流动不一定，所以集成化的时候有问题，会抵消掉，所以我们又搞了一个发明，基本就是一个半导体一个石墨烯两个材料放在一起，中间水在流动，这样流动的时候，左动、右动发电方向一样，这也是全球第一个提出来的。我们做最大的创新永远是无中生有，如果是跟随式创新再搞三十年，中国的技术仍然落后，这是非常明确的，没有任何反驳余地，因为源头不在自己手上。

根据这件事情我们还搞了风力发电机，传统的发电机速度慢了发不了电，一定要转速够快，内蒙古有很多风力发电，就是要巨大的叶片，外面看着转得很慢，但是里面很块。但是我们这个发电机可以发10个毫安的电，它是非常小型的发电机，这样尝试集成。

里面讲石墨烯的一个好处，也是刚才提到的石墨烯的热电子，石墨烯耦电子合发出能量之后不会快速损失，所以电压会大于费米能级差，可以发出十来伏的电，串起来就是十几伏，这是远大于硅的费米能级差的，这也是石墨烯的好处，也就是集成时候的液压有考虑。我们做了一个系统性的工作，把它集成化。

最后给各位专家朋友汇报的进展。第三个无中生有的事情，我们用水做光电传感，传统的光电传统一般都是液体，怎么做到？也是基于刚才的思想，既然光子可以跟电子耦合，既然机械力也可以和电子耦合，能否把光变成机械力再变成电子？我们做了这样的事情，水反转的速度是费米级别的，光子过来激发载流子出现，激发极化的水载流子瞬间产生极化电流，这个响应是非常快的，可以达到飞秒级别的响应，这在做快速光电器上很有用。我们第一次用P型半导体和N型半导体中间加水过滤，我们进一步想把它搞成一个图像传感芯片，用液体做图像传感芯片，听起来有点疯狂，但是越疯狂越好玩。

希望未来石墨烯跟三代半导体有一些开创性的工作，目前我跟华创光电做了一个EQE55%的蓝光LED。除了这些，创业和创新是一起的，我从回国做了创办了一家公司，借这个机会给各位同行和各位朋友介绍一下。

这是我们自己开发的石墨烯产片，这是宏观的石墨烯，一片片组装起来的。这个石墨烯性能很好，可以跟单层相媲美。我们有好几个产品，而且这个产品里面的石墨烯中远红外是经过国家检测的，也有各种形态，包括腰带、枕头。这里就给专家们稍微用点时间汇报一下。

我们做了一个很疯狂的事，为什么？有客户反馈说这个石墨烯围巾、腰带很舒服，我后来跟浙大原来校长团队，他们国脑电波，这个舒服要用物理表达，脑电波里面的α波就是物理表达，大作的时候会产生大量的α波、CT波。我们可以让Alpha增加的品素增加两倍多，这是我个人认为非常有趣的事情。这相当于青蒿素的作用一样，中远红外线是跟脑电波进行关联的，具体分子层面机理还不清楚，但是这个结果经过多次确认，很有趣。而且跟邵逸夫医院有合作，它有睡眠中心，我们经过测试确实有作用，这个事情跟诺贝尔奖二维材料研究院共同发表了论文。

借这个大会的机会，我发现刚才徐参78岁，他讲话的激情比我更高，所以我现在这个嗓子提到很高，生怕自己声音太小。欢迎各位专家有机会访问浙大、访问杭州。我刚才讲的石墨烯提升太阳能电池的效率，石墨烯用于发电，用于光电传感都是走在产业化的边缘。我记得2021年的时候我讲完有很多产业基金的人给我名片，我这个人是比较直接的，如果你想参与这个环节，我觉得很好，其次，如果有太阳能公司愿意开辟一条线专门搞这个事，我觉得是有远见有卓识的，可以马上做起来。再次感谢林主席和朱教授多年来的组织和支持，我觉得科研的文化很重要，要保持开放、保持包容。我们有时候往往是非常聪明的脑袋，但往往不敢去说出来。我今天充当了一下显示器，把我们的想法说出来。

谢谢各位专家。

林承桢：刚才林时胜的讲演非常重要，要有创新。今天电子报的首席记者到会，电子报本身就是推动创新的，徐记者对我们这来也是对我们会议最大的支持。我们刚才讲关于碳逻辑的思维，在这个思维上引发了一系列的想法，而这些都是非常重要的。今天会议也带来了一些创新方面的书，希望大家讨论的环节大家提问，我们将向提问者赠送一本这样的书。这书一共有三册，但数量有限。

下面请清华大学集成电路学院，任天令教授，主题：石墨烯传感器与智能应用。

任天令：非常感谢林老师刚才的介绍，也非常感谢朱老师的邀请有机会跟大家交流学习。

借这个机会跟大家探讨一下，石墨烯在传感和相关应用中的例子，大家有任何问题也欢迎大家交流探讨。分以下几个方面。

一，就这个主题进行简要背景介绍。

二，结合我在清华团队做的一些工作，声学方面的应用

三，面向心电的应用。

四，简要总结。

一、石墨烯是非常重要的体系，今天介绍的主题和一个形态非常相关，柔性智能。如果提到类似于电子皮肤或者是智能形态，这是一个大家非常受关注的主题，同时又是非常具有应用色彩的领域。如果我们把它追溯一下，也许可以从上世纪70年代开始，特别是在做智能机器的事情，包括自动化、机器人等等被社会高度看重，作为起点。但是，毫无疑问，我们要用一些新的技术作为支持才能满足预期，所以会有很多新的形态，包括不能是硬邦邦的形态，要有柔性智能形态支撑智能机器。

2000年前后也有一些重要的推手，比如电影的形态，包括《终结者》等等类似电影的形态也在推波助澜这个事情。特别是2000年初，随着一系列新技术的产生，对一系列刚才提到的智能柔性的体系有了很多新的支撑力。比如说，今天所介绍的重要主题之一，依托石墨烯新型纳米电子材料体系做应用，在那个时段做了一个很好地结合。之后有很多的工作在国际上呈现出来。

一项材料也好、技术也好生命力有科学方面的，也有纯研究兴趣方面的。另外，它能对世界，能对人做什么样的贡献是非常重要的。我们也知道，最近三年世界受重大医疗健康的事件影响非常显著，新冠疫情等等。这里面关注的核心要点，人健康信息本身。之前往往采用一些比较经典或者传统的场景或者是手段支撑对人信息的监测，一系列的仪器设备，还有一些场景，包括去查体也好，到医院里面。

所有的信息归类不外乎两大类，一类是生化类的信息，比如去查体，早上要空腹验血之类的，另外是物理类大类信息，包括脉搏是否可以，新冠检测有非常重要的起点，体温是不是正常，这都是属于物理参量。围绕这些人的健康信息参数监测是越来越受关注的技术以及应用的方向，今天我们会结合这些背景进行。

石墨烯是非常重要的主题，我相信不论朱老师还是林老师等等都做得非常好。不是因为偶然间碰到用到它，而确实是石墨烯纳米电子体系从底层具有一系列的优异特性，支撑一系列器件或者是芯片的需求。

我今天的交流中侧重智能传感方面。我们要想利用它一系列特性，首先想如何实现制成，特别是结合一系列的应用需求。当然有很多方法，从诞生开始，包括机械类、化学类等等。这些年来我们尝试用了一种方法，就是激光直写的方式实现石墨烯面向一系列应用的制成。这里交流的制成不只是可以获得石墨烯体系本身，同时可以出现预期器件的结构，而且还可以做一系列的功能调控，这也是给大家交流的特点。基于此，这些年基于应用背景做一些应用，大家看到第三个图，这里包括了一系列今天交流的传感器件类别，也包括其他类别，包括存储或者是光电的类别。它是一个很有效率的方式，刚才也说了一点，基于此甚至可以构建一些智能的系统。今天摘出了一些代表性的例子，刚才给大家讲了两个，它的应用可以涉及很多。这是今天给大家交流的一些事例，也是结合清华初步做的工作。包括跟声学相关以及其他重要的声力参量、心电系统。

二、介绍一下声学方面的应用例子。

如果拿人来说，现在的社会主体还是人，我们是人类社会，人与这个社会，我们有一个名字是信息社会，人与社会和信息社会交互的重要模式并不多，包括人的耳、鼻、舌等等交互模式非常有限。不展开具体细节，但是我们的声音是非常重要的模式是排在最靠前的，但是也有例外，但今天不展开到那个层面。围绕声音的技术类别尝试做了一些事情，也尝试结合一些新的期间支撑我们信息的器件模式需求。

相信大家对这位先生比较熟悉，霍金先生。他是我们非常熟知的知名学者，同时有另外一个侧面，他是渐冻症的患者，同时也是失声者，但是我们知道，人类是需要跟世界信息进行交流的，如果失去重要的交互渠道是不能接受的，特别是像这样一位先生，如果有机会，看起来受身体限制，失声之后还能保持与世界的交流，不仅仅是对学术和研究是重要的支撑和帮助，同时我相信对他的身体毫无疑问也是很重要的事情。

人如果与世隔绝，正常交流的状态忽然隔离起来，我相信任何人都是很难接受的，对精神和身体的影响也是非常大的。当时有一系列的手段，大家可以注意他的轮椅为代表，有一系列的手段可以支撑他与世界的语言还有声音的交流。

这也是一个个案，因为他在国际上是很特别的学者，我们没有考虑所谓成本开销的问题。对于普通患者也好或者是需要帮助的人群有没有这个机会对他们做一些力所能及的支持？这是我们应该考虑的。其实这种需求非常多，不只是渐冻症，只要是给喉颈部相关级别都会影响语言能力，特别是在中国这种现象非常多，有发声的障碍，能不能用我们的研究手段来支持他？这也是我们做这个研究的重要背景。

这些年我们尝试带这方面做些努力，首先尝试用石墨烯发一个发声的器件。石墨烯是一种超薄的电子材料体系，同时具有超级柔性，因为很薄，如果用它实现声源，它先天会有与人相结合的可能性。另外对性能，右上的图，发声的SPL谱是非常开阔优异的表现，这也是非常有趣的，对于我们下一步支撑我们发声或者语言的功能提供了非常重要的支持。

之后我们又做了一系列的努力，能够发出声音，首先前面有一个环节，要知道这位受帮助的人应该发出他想发出什么样的声音？比如霍金先生没有办法直接用他的喉咙表达出他的声音，所以我们首先要对这些人群解读出他想发出什么样的声音。通过我们的努力，把前面感知的环节用新型器件技术也做了一个努力的支持。也就是说，做了一个感知的器件不只是能够发出正常的声音，很重要的是能够感知这个人想发出的声音，能够解读他的语义，再转化成周围人能听懂的声音发出来，这是一个闭环的完整功能环节。

2017年，首先初步实现了这样一个完整功能环节，我们把它叫成人工喉。人工喉不是手术的器官，我们想尝试用器件支撑人发声的功能。之后我们又做了一系列面向未来真实应用的需求做了一系列的推动，做了多次的迭代。包括第二代，2019年的代表性工作，我们更好的解读了我们在整体人发声体系里的生理机制，做了这样的一个解读和应对。

这里有很多的过程，比方左下，这是一个支援者，他并没有说出正常的语音，通过贴服式的柔性智能芯片放在喉颈部发出声音，同时可以直接在喉颈部发出声音代替他。右侧是一个video，既然可以解读语义，我们可以任意想让他发声的位置发声，包括可以用手机系统发出他想大的声音。

这个工作我们在持续推动，这是今年的进展。我们大量结合了生理信息、生理过程的精准微弱信息的感知，在这个过程中需要很大的工作量，包括对一系列的词库建立，采用了机器学习的方法，现在的效果是喉部切除的患者可以让他表达他的语义，我们还在积极做下一步的一系列应用推动，现在有更多志愿者在推动这个事情。

三、基于石墨烯智能的心电系统。

我们对自身医疗健康方面的关注，特别是新冠这种，对于身体核心的功能是很有影响的，包括心肺，包括脑等等。但不能只限于在医院那种场景条件下才能支持对核心身体健康状况的监测。如果我们结合可穿戴，甚至是织物形态，应该是被大家更愿意接受的。这也是同样具有挑战的，包括对心脏的健康监测。

为此我们还做了一系列的努力，首先我们希望这个形态是一个与人体非常友好、融合的状态，这是现实做的例子，我们称它为电子皮肤或者电子纹身，不只在人的身体上有一个融合性，因为是碳的属性，有融合性，包括其他的形态也可以有融合性，包括非生命体。

这只是前期的基础，为了获得这种功能我们有了一系列的工作进行推动，这也是有递进迭代的过程一步步推动，包括对人身体的生理信息的源头，如何产生生理过程做一个系统的学习。基于此有初步的工作，比如大家可以看左侧的形态，它是单导心电的监测感知形态，初步实现心电监测，而且可以实现跟着人走可穿戴的形态，包括可以在智能终端手机上实时知道心顶状态。

我们还是希望有很大的空间，包括我们知道，这种形态是可以的，但是否是能像自己自身的皮肤一样非常融洽？这里面有很多工作可以去做。举一个例子，比方说这是高舒适度的智能纤维或者是电子皮肤，它和我们的皮肤融合性非常好，我们知道在皮肤上如果贴一个没有经过设计的形态是非常难受的，时间稍微一长，比方汗出不来或者有些过敏等等，但如果经过这种设计和优化与人的皮肤自然融合，我们称为无感的状态，这是我们努力的阶段性进展。

另外一个工作也是蛮重要的，但是我们取得了一些阶段性的进展。通过前期一系列的努力，在心电监测非常重要的领域方向上实现了医疗级12导联柔性监测系统，而且更加重要的是通过一系列的结构、材料、器件以及心电系统方面一系列的努力包括一系列的算法，我们知道一般的监测只能静下来，处于静默状态，对现实的，比方我现在正在站着或者做适当运动的时候心脏状态之前无法监测，现在通过核心环节的推动，我们实现了对运动微影的消除。不只是静态的过程，坐立，也包括运动过程中也可以实现相对比较准确的心电信息监测。现实很多场景中，我们的心脏，我们的生理或者中枢之一就是因为运动行为导致一系列的异常。这也是阶段性的工作，有很多前期重要环节一步步的迭代，我们也在推一系列的临床验证。

四、今天给大家交流了清华初步的工作，主要是结合石墨烯非常重要的电子材料体系，尝试推进一些特别是医疗方面的代表性产品，希望通过我们的努力能够一步步推动具有重要应用的功能需求的人群产生一些帮助。这里有一系列的发展考虑，仅供大家参考，包括无感化，包括采用智能手段，包括变革技术等等。

非常高兴给我一个交流学习的机会，希望未来我们有更多的交流以及探讨，谢谢！

朱宏伟：谢谢任老师，我们后面还有对话环节，最后再提问。

时间比较紧张，下面进入第三个主题：。石墨烯+能源+环境”，首先有请山东农业大学的侯士峰教授，主题：用于膜分离技术的二维材料分子设计，大家欢迎。

侯士峰：非常感谢朱老师给我这么一个机会，这是我第一次参加这个会议。我是来自于两个地方，大部分时间我是坐在山东利特纳米技术有限公司，从2010年开始在国内做石墨烯粉体材料的生产，到现在已经做了十几年了，我们从一个人发展到现在七八十个人，我们销售产品量最少销售一克，到现在一天大概生产一吨左右的石墨烯粉体材料，有粉体、膏体也有分散液，对我们来说这个过程充满了很多挺有意思的事情，有时间再给大家分享。

今天讲的是石墨烯储氢从二维材料到二维膜的发展，徐参事也谈到材料发展是人类发展的过程。从分离材料来说实际上是材料工业的基础，从最早的缘故文明用筛子分大小，后来用蒸馏，利用熔点分散。到近代用分子筛、海水淡化、超滤膜，到今年石墨烯膜得到了应用。材料的发展带来了人类文明的进步，刚才专家大部分从材料的角度、物理的角度、电子的角度谈的。我这辈子做的是化学，我从化学的角度谈一下这个材料怎么用。另外，石墨烯之所以是这个材料之王，石墨烯好像有舞台，我们化学家也好、物理学家也好、材料学家也好都可以在上面找到自己的角色。

前几年COMMENI有一篇综述，几种化学技术可以改变世界，其中谈到第四条，海水中铀和锂的提取，稀土分离、海水淡化分离，以及如何稀释排放产生的温室气体。特别是第四条，地球上地质材料4万吨左右，但是海水中有4亿吨，这对能源工业很有用的。我觉得所有能源里面除了光之外原子能可能是最好的来源，只是分离技术暂时达不到，就是因为这样，我们可以从各个方面采取这样的技术。

在化学和化工领域采取的分离技术，这个技术基础，一个是大小、密度、形成、物理状态、化学状态、溶剂与相似性，可以有不同的分离模式。目前发展最好的是膜分离技术。膜分离技术从最早的直接过滤到目前发展越来越多的技术，过去这几十年确实膜分离已经进入到每一个人的家庭里，这里面有几种不同的材料，超滤、纳滤、反渗透，目前在我们工业特别是材料的蒸馏里面有非常好的参数。我们经常谈到半导体，半导体里有一个高纯的物质，电子机的氟化氢也好、盐酸也好、水也好实际都是需要分离技术解决纯度的问题。正是因为这样，分离技术在化学领域是非常多学科综合的技术，这个东西的出现确实给我们工业带来了很多促进的作用。这是分离技术，膜材料的发展，这几年特别是化学分离膜市场大概每年接近10%的速度在增长。

石墨烯基功能性膜分离可以从几方面来说一下：片层间可以形成纳米通道，可以形成二维结构，同时也可以在石墨烯膜表面加上丰富的官能团、实现各种分子分离，正是因为在传统领域、其他领域有比较广泛的应用。

我们利特纳米做的东西在膜领域做了这么几点，第一个是导热膜，第二个是功能封闭、第三个是电磁屏蔽，不详细讲，我们石墨烯材料供给别人，大概是从50纳米到100微米供应不同的石墨烯粉体。大家如果需要粉体材料可以跟我们联系，我们可以做成不同的形态，要粉体可以给你粉体，要浆料可以给你浆料，基本都可以做到。

石墨烯的分离膜很简单，原理就是利用孔径大小进行分离，形成膜以后溶剂过程中有溶剂分子可以过去，但是溶质分子因为大小性质有的能过有的不能过，这个原理非常简单。材料孔的制备有各种不同方式，我们用的材料非常简单，假如单分子层可以有不同的膜，最简单的是可以在上面利用纳米金属离子通过高温在上面烧出一些洞，也可以用其他的化学方式，现在可以利用中粒子加速器，通过穿透方式做出系列的膜，有各种不同的方式。同时，德国科学家把这个材料通过合成方式形成有规律的膜，通过这种方式可以形成非常规则的膜结构，这些空洞可能有选择的通过这些粒子或者分子。今天在我之后他们可能讲一下膜的渗透性，那是另外的课题。

膜的设计可以看一下，从化学的角度可以设计不同的大小，同时在这上面有不同的化学气团，正是因为这些气团的出现可以选择性的透过氢气、甲烷或者是二氧化碳，在氢能领域有可能进行有选择性的氢气提纯技术。选择性的做完膜以后可以利用分子控制膜的半径大小，，这是很早之前尝试的。在分离膜结构要做的就那么几个，一个是选择性、通透量、阻拒率、选择性、稳定性、可行性以及成本，这是想要做工业级膜需要解决的基本问题。

单层膜和多层膜原理不一样，单层膜是空洞大小，石墨烯的特点是可以形成多层膜，溶剂分子可以在层与层之间穿过，研究发现，层与层之间石墨烯膜表面基团性质会影响溶剂的穿透速率，假如疏水可以很快穿透，如果是亲水就会比较慢，这个方案可以设定膜的基本性质。层和层的调控有片径、孔径、氧化度、膜间距等等进行控制，可以决定通透量，这两个最重要的性质之间是相互矛盾的，提高选择性通透量就小，通透量大有可能所有的东西都过去了，石墨烯膜能够比较好地把这两点进行统一起来，统一起来以后可以根据需要的东西进行系列的设计，这也是这个材料的魅力所在。

还有一个是阻拒率，比如我们进行污水处理，这种有的想过去，有的不想过去，这个时候就需要控制孔径的大小、结构、电荷和亲疏水性，这样可以小的让这个材料有的可以过去，有的不可以过去。片径大小也可以控制，大片径石墨烯和小片径石墨烯通过不同的设计博士可以有效的把材料实现分离。我们还可以在膜材料表面建设分子，通过分子结构以及变化控制层间距大小，可以设置水通率，设置不同分子以后，可以选择让某些分子过，让某些分子过滤。

以下这些确实可以得到很多比较好的应用：

1、层间距控制，我们现在可以在两层之间通过基因纳米粒子修饰双亲的分子，在不同的PH值下调节孔间距，孔间距的调节是有些分子能过去，有些过不去，可以进行比较好的分离。

2、层与层之间可以建一个二氧化钛的纳米粒子，可以比较好的选择性通过分子或者粒子，比如用二氧化钛，这个分子水通量会提升。在实际工业领域中的应用，通量是非常重要的东西，假如水通量太小没有工业价值。我们有时候还可以利用电位实现分子进行不同大小，同时这种情况下层间距可以缩小、可以增加，加上不同的电位可以实现分离，这样可以非常好的控制分子的进出。

3、我们把不同的材料放上去以后可以有选择，在环节有些污染燃料过不去，但是有些燃料可以过去，我们可以非常好的实现这方面的分离。这一个也是石墨烯材料在膜分离领域展现出比较大的价值。

4、我们也可以调节膜的稳定性，我们可以把石墨烯和还原氧化石墨烯结合在一起实现分离，这还是非常稳定的材料，还在持续研究，还没有搞清楚两者进行复核为什么是特别稳定的材料，这也是实验中发现的做这个膜很容易，但是要保持稳定性还可以。这个材料分离效果还是非常好的。

5、有时候为了提高对材料的吸收率会利用到多孔，因为二维材料在膜的利用领域就是吸附面积非常大，但如果形成二维材料以后石墨烯层与层之间又吸附上，这个时候做不好和石墨差不多了。在这种情况下可以通过非常简单的过滤模式之间把石墨烯的PS球和碳纳米管混在一块，我们把PS球去掉，形成多孔材料，多孔材料就是膜分离膜表面所有的性质都能够展现出来，这样也可以非常好的把这个材料找到吸附性能，某种燃料的吸附已经达到了接近1000多毫克，数据还是非常可观的。我们把这个材料变成导电以后也可以进行电化学控制进行吸附，可以吸附的效果会非常好。同时我们把这个材料做成一个很好的、非常柔性的膜，这样就可以得到非常实际的应用。

6、我们后来发现可以在药物分离方面得到非常好的应用。我们利用石墨烯的特性，把蛋白质、氨基酸，金纳米粒子修饰的氨基酸，氨基酸修饰的金纳米粒子放在材料里面可以实现对手性药的分离，大家知道，手性药分离在制药行业是非常大的工程，左选和右选只有左选才有用，右选一半没有用，石墨烯材料在这方面做了一系列系统性工作，下一步也可以尝试在这方面进行医疗工业的实际开发，这个过程正在进行中。这是相关的数据，在这不相信谈。

7、大家都知道现在能源领域对锂的需求挺大的，上个月碳酸锂的价格从50多万降到20多万，这个过程说明我们对锂的需求确确实实很重要，光中国新能源汽车各个方面发展起来以后，对锂的需求到2050年是非常高的，而我们国家大部分锂可能都在国外。大家都知道，现在美国人对我们是技术封锁，保护准哪一天，新能源领域都做好了，我所有的都可以，它可以在南美洲把锂给我们卡住，我们还真的没招。但是海水中锂的总量应该比我们陆地上多好几万倍，这种情况下有没有可能从海水里面提取锂，和提取油一样可以做一些东西。基于这个原理，过去几年我们在这个领域做了一系列的工作，利用石墨烯和复合材料形成膜以后可以对锂提取。这是文章中最早做的，我们把海水中的锂从0.4个PPM提高到1点多，现在已经提到30多了，到了70多或者更多一点才能应用价值，这个东西我在持续做。

这是一系列的东西，时间关系没办法给大家讲的更详细，但我们可以看一下这个图，我们对这个锂的分离效果非常好，非常有效的把锂和纳、钾、钙、镁比较彻底的分开，我们采取了一系列技术，当然我们也有吸附和选择性的过滤。从器件可以看出来，实际上石墨烯复合模这个材料对锂电子分离还是非常有前提的技术，刚才徐锭明参事也说过，我们今天做的东西未来能有用。今天我给大家讲的基本是这样的东西。

石墨烯膜作为分离膜，国内做的还真不是太多，主要是从化学和工业分离两个角度进行分离，同时还需要了解一下石墨烯的基本性能，基于这些基本原因可能现在做的还不是太多，但是我们在过去五六年之内尝试了系列的东西，也取得了一些成果，我想这部分东西未来几年在某些领域希望能够堆到一些商业化应用，目前是技术分析领域。石墨烯材料用于膜的分离的挑战是效率、通透量和稳定性，要做不到这几点，每一个都会遇到一系列的问题。

简单跟大家介绍我们的一些思考给大家分享一下，我今天就讲这些，谢谢大家！

朱宏伟：谢谢侯士峰老师。

下一位报告人，来自广西科技大学、清鹿新材料科技有限责任公司首席科学家周铭教授，大家欢迎。

周铭：感谢大家，感谢林主席、感谢朱老师给我这个机会向大家汇报一下我们目前做的一些工作。

我的题目是目前面向国家粮食安全、乡村振兴的战略背景下，用改性石墨烯做协同增效，用于高效土壤改良的应用。我们也得到了多家单位的共同支持。首先清华大学朱老师做了原理性研究，广西科技大学做了一些应用基础的研究，同时有一个广西八桂青年学者的创新团队，在清华大学乡村振兴工作站里进行推广，同时清鹿科技进行产业化支持。

朱老师做了原理性的研究之后我们就会放到清鹿里面作为产业化落地的主体，下面全资子公司清鹿生物进行农业业务的运营主体。

主要面向的应用场景有几点：

1、土壤，全国目前有14亿亩的盐碱地，绝大部分分布在内蒙、山东、新疆。同时在北方14亿亩盐碱土的基础上，南方还有14.5%的耕地面积研究酸化，近30年来，广西、云南、江西等地强酸化的耕地面积已经增加了30%，作物减产达到20%以上，这是我们国家一个大的背景，北方盐的盐，碱的碱，南方酸的酸，减产的减产。在这基础上现代农业还做了很多的大棚，在大棚上种植密度非常高，农业集约化程度很高，没有轮作，没有休耕，因此大部分类似于山东的寿光大棚蔬菜，种了一茬到两茬以后土壤大量盐渍化，盐渍化到什么程度？抓一把土过来氮磷钾的含量甚至可以和肥料的含量相媲美，也就是直接装土可以当肥料卖了。这样的盐渍化情况下，作物大量的胁迫没有生长，同时还有一个很严峻的问题，三大污染里面工业污染相对可控，基本污水基本没有太大问题，目前对于环境最大污染就是农业面临污染就是农业面源污染，也就是农民买了大量的肥料放到土了，土里保不住，大雨一淋、一灌溉直接流到的河里，流到沟了，变成农业面源污染，因此环境上的危机是相当严重的。

2、我们要解决用工的问题。目前整个乡村振兴进程当中最大的瓶颈是农村老龄化和空心化问题严重，尤其是南方山林地带和坡地，背肥上山，劳动强度非常大。传统的有机肥又要开沟埋施，劳动亮度更进一步，没有办法满足现在整个农业往大的基地和规模化发展的需求。尤其是现在同业集约化驱使下出现数百亩、万亩甚至十万亩以上的大基地、大农场，甚至提出无人农场的需求，传统施肥方式没有办法满足新时代的农业需求。

3、光。数量农业往品质农业的转变是很大的趋势，这样的情况下无论是基于螯合还是缓释、控释技术对于营养利用的效率已经接近了极限，尤其是植物营养对农业增产增收的作用已经到达了一个天花板。我们最近也发现全球气候都在异常，不只是在中国，包括中东地区，包括尼罗河流域，包括中国的北方地区和南方地区，这几年南方大量的干旱，传统认为南方水很多，大江大河，实际上不是这两年南方大量的干旱导致大幅度减产。去年专门发过一个抗旱的专项资金，就是为了应对快要丰收时候干旱对粮食减产的问题解决。北方郑州大雨为代表的气候已经逐渐开始，大量的倒春寒、旱、涝、高温等等逆境，因此我们很需要作物逆境情况下突破耐受能力和灾害修复能力，品质农业呼吁作物有更卓越干物质和风味物质的积累，我们的水果不只是要甜，还希望吃起来有风味。

因此，面向这个刚刚提到的土地问题、环境问题，用工难的问题还有怎么突破传统植物瓶颈，让作物有更好的表现问题，我们在石墨烯里也做了一些工作。我发现全球学者普遍认为传统科技谈一实现化肥减量增效，要突破绿色的农业和科技提高化肥，包括动摇的吸收利用效率，从根本上解决减肥增效的矛盾，我们石墨烯有望作为添加剂实现这样的前景。

最开始先做一个保水增容的规律，这也是朱老师做的大量工作，水分子在石墨烯当中可以超快、无摩擦进行传输的，因此农业当中需要保水，尤其是需要增容，就是增加土壤含水容量和含肥容量，因此石墨烯可以起到很快的调和作用。

朱老师的研究，不同烧杯里面水和土相互之间混合，如果在没有石墨烯的情况下，水和土壤完全进行分离，实际应用当中会发现大雨冲下来，土壤短时间内变成烂泥，但是太阳一晒全部蒸发掉，大量的水分带着土流到河流里面，最后留下的土是干的，就是类似这样的状态。但是加入石墨烯之后会发现土壤的含水量增大了，水保留在土壤结构里面。同时我们加了4个传感器，两个传感器是有石墨烯的，两个传感器没有石墨烯，等距离加水溶液，我们发现石墨烯把水分子拽到土壤里面来，两个等距离的情况下，两个有石墨烯的土壤发现湿度显著高于另外两个对照组，而且是持续高于另外两个对照组。我们会发现石墨烯和氮的结合相对比较高，因此可以锁住氮肥。

广西科技大学和清华大学联合进行了解析，土壤本质上是交替，可能材料领域的人觉得材料是材料，农业是农业，是两个泾渭分明的两个领域，但实际上土壤本质上是交替，所有涉及到的交替稳定性、胶体粒子状态、交替和例子结合能都是交替科学里的内容。尤其是土壤，农业专家说最好的结构是土壤形成团粒结构，就是抓一把土用力往下扔，如果一点都不散的土，是板结的土，是不好的，如果完全散开一小粒一小粒的，像沙漠一样保水性不好，是很容易干旱的。最好的是抓一把土往地上一扔散开的，但没有完全散开，有一颗颗的团粒结构，我们的肥或者是水就会保留在团粒结构中间。

形成团粒结构的机理是什么？土壤有一个双电层，中间是电势电位，依靠高的电势电位正好离子，比如像铵态氮，比如钾、钙、镁、磷、硫、基本都是二代阳离子，这样的一个阳离子被吸附在内核外层，再外层吸附反号负离子，这就是土壤双电层的结构。石墨烯添加以后显著增加了zeta电位，增加了土壤双电层厚度和双电层能力，种水稻就会发现促进水稻有效分裂数，促进水稻的结实率，促进水稻的千粒重，就是每一千粒水稻干物质的积累。尤其我们在水分的淋洗实验当中会发现石墨烯加入减少土壤水分的淋湿，减少氮的淋湿16%-21%，减少了磷的流失尤其大，减少了53%和38%。对于钾减少是16%-11%，通过土壤渗液率电导率的降低可以发现淋洗率低，尤其是在土壤内部当中也发现保肥的能力显著增加，而且不同石墨烯的质量分析之下，研究了一下从土壤的0-5厘米、5-10厘米、10-15厘米不同土壤深度养分的持有量，石墨烯可以全面提高土壤的肥含量。我们还研究了石墨烯的地力规律，抗侵蚀能力极大增加，表现在土壤稳定性和土壤平均重量直径和平均几何直径上面都使得土壤抗侵蚀能力显著得到了提高。

我们刚刚用的石墨烯是改性石墨烯，相关机理侯士峰老师报告当中也提到了，无非就是涉及到石墨烯不同改性光能团和不同的粒径、不同的层间距对我们例子的选通。在改性石墨烯的作用下还进行了高分子的复配，加强石墨烯在土壤里面团粒结构促进形成的能力。通过综合材料体系可以看到目前的材料产品，三尺棉，这是田间地头，同样的土壤及上水分摇匀，有点像大雨淋下来，淋洗我们的土壤。当我们没有石墨烯的一组里面就会发现倒出来就是黄泥水，这个黄泥水可能暴晒的情况下半个小时也是干裂的，其实中国大部分的土壤目前板结是这样的情况，下雨有用吗？有用，但是下雨作用的时效时间非常短，很快土壤就干裂了。使用了我们这样一个综合高分子和改性石墨烯的改性体系以后会发现水分会被保存在土壤里面，而且整个是不散开的。我们同时还做了一个现场的淋洗实验，淋洗完了之后测渗滤液的EC值，我们发现石墨烯大幅降低淋洗率一半以上，因此持肥就有了基础。

进一步研究持肥的规律，就是阳离子和π的相互作用。朱老师做了大量的工作，传统的微量元素氮磷钾的含量土壤里不缺，更多缺的是微量元素，而微量元素目前也是农业增产当中的瓶颈。感觉土壤淋洗的规律，微量元素是最容易被淋洗出来的，这就是为什么土壤当中微量元素比较缺失的原因。微量元素在沙质土、酸性土和高降雨的环境当中，最容易开始浸出，因此石墨烯的加入就会提升了土壤当中包括锌和铜的含量，这对小麦或者是其他大田作物是有作用的。

基于以上的基础，我们在实际过程中提供了对土壤充电，这个词很形象，我们人觉得充电了精神百倍、精神焕发，为什么为土壤充电？还是刚才提到的土壤的双电层电位，怎么让土壤形成团粒结构？土壤本身要有一个领导力，第一个是带头大哥要够强，相当于中心的双电层电位要更大。第二，带头大哥要有胸怀，因为够强所以有小弟跟在身边，这些小弟就是离子，然后又要有胸怀，作物离子要到作物里面被吸收，所以带来了两个重要的指标，一个是电势电位，一个就是阳离子的交换率。为此为土壤充电就是让这个土壤能有更好的带头大哥的效应，提高土壤的zeta电位重塑土壤的健康态。我们在里面的九大应用场景时间关系不详细讲，包括盐碱地、沙石地等等土壤。

这是目前一系列的产品，光碳烯云、地力爽、地力膜和土壤剂或传导剂三尺棉。这是规模应用、田间地头出货的场景，包括火龙果、水稻、柑橘。

这是连续四年时间，2020年早稻、晚稻广西省农业厅，2021年旱改水市县农业局和2022年旱改水，显著看到左边是对照组，右边是经过改性土壤的改性组，改性组的分裂数能达到30-40多的有效分裂，远远高于对照组，无论是茎秆的粗度还是最后出来的结实率和千粒重，今年2023年还在吃持续的测产报告。

这是使用改性土壤和没有使用改性的根系对比，尤其是南方高温干旱的情况下，地上都开裂了我们挖出来的根系，我们把土壤改好了，对作物来讲有更好的抗力能力，这也就是环境对于农业的贡献。因此，我们所有的种田农民，无论是种稻子还是果，本质上都叫种地了，我们先种地，把地种好了种树，树种好了才能种果，果实才能出来。

这是新疆的盐碱地，这是地膜，像实验室里一样，在新疆盐碱地里也是有一模一样的表现，这个滴灌完了以后很快水分就干透了。新疆有很好玩的事情，兵团是一根大水管通上来的，它不是按流量计费是按时间计费的，第一个小时要收费多少钱，在靠近水龙头的出水量大，远端的出水量小，所以有关系的都往前排。在新疆水是非常宝贵的资源，每滴一次水，多滴一次水成本就大幅增加。常规的滴水，一滴下去地膜就干透的，但是使用改性的土壤之后可以看到地膜上都是水珠，石墨烯保水作用很明显。第二个是盐碱地的出苗能力，滴下去之后48小时内抗盐碱胁迫，苗就出来了。等会儿有一个视频，今年有一个新的适用客户也跟我说盐碱地之前几年都是没有全苗的，今年用我们的技术基本实现了全苗。我们在新疆兵团48小时出苗，作苗很稳，根系也比较粗壮，实现了650公斤的亩产，全国棉花平均亩产是400公斤。

刚刚提到了无论是改土、保水、增容方面的规律，石墨烯不仅对土有作用，对作物也有很好的作用。昨天侯老师问了我非常精彩的问题，使用石墨烯的粒径是什么样的？要看我们的目标是什么，如果做土壤，我们希望石墨烯留在土壤里面持续改良土壤，力劲大一点，就留在土壤里面了。除此之外，去年也是朱老师和海南做了一项重要的工作，我们发现石墨烯可以加强电子呼吸链的传递，诱导糖代谢基因的表达，国际上也有相关的学者工作，带小粒径的石墨烯进入到作物体内之后是可以通过呼吸作用代谢掉的，因此小粒径的石墨烯进一步可以为以后的生物纳米递送奠定基础。这也是朱老师做的一系列工作，抗逆规律，缓解外界胁迫，缓解作物的应激水平。同时，缓解胁迫的过程中，石墨烯还会形成自主装结构，自主装结构在水分超快传输的同时还可以干扰细菌生长和代谢过程，产生杀菌的效果，而且还可以大幅度缓解细菌在导管中的附着，减少通道堵塞。这一系列就很有意义了，基于朱老师的研究成果提出高光效应用的9大课题。

什么叫高光效？万物生长靠太阳，所有作物都是光合作用的累积形成产量。石墨烯包括纳米材料在光伏、太阳能、光催化领域有很强的应用，实际上碳材料和光本身作用是很天然的，我们能想得到的自然界的底层逻辑，但是发现对作物提升光合作用的效能也有非常好的优势，我们就提出了高光效当中的九大课题，包括碳固定、降低光抑制，减少植物光损害等等。由此我们也出了一个产品，叫我们的生物光敏激活剂，这就准入了国内中化，中化也是国内农业领域的领头，由我们中化华南大区做总经销的产品。高光效目前除了有光敏生物激活剂，还有粉剂，用在叶面喷湿喷在花上，当气温降到2度左右，模拟动态的情况下我们会发现对照组的花掉了，叶子黄了，花凋零了，实验组里还是非常饱满的花蕾，花期延长了半个月。

这是去年的倒春寒，葱被冻伤，但是使用高光效产品以后喷湿一周基本没有冻害冻伤。甚至逆境情况下，旁边有一片桉树林，桉树林除草剂打完之后飘到豆角地了，豆角遭受了药害，使用了生物光敏激活剂之后叶片就完全舒展了。这是遭害冻害以后逆境生长情况。我们发现抗旱、抗冻、抗要害等等新材料都会有优势在里面。这是海南小吊瓜的表现，海南沙石土土壤环境，第一，大棚里面高温，第二，没有轮作集约化的情况下，土壤沙石土的现象比较重，一浇水之后整个大棚就是高温高湿，散掉以后很快大棚回到高温干旱，在高温高湿、高温干旱来回切换，天堂地狱不断循环。海外的沙石地种瓜非常好，但是这点问题要解决，这就是系列产品在海南沙石地的表现，缓解了高温胁迫状况，以及缓解高度胁迫之后藤买就会长起来了，高温下自我保护就会僵苗，僵苗的现象会得到缓解。

这是我们在板结土壤的香葱表现，这也是提出的土壤医院，从前端的检测到修复，到后端的管护一系列土壤医院的服务环节。在土壤医院的示范下，现在叫一镇一品、一村一品，这个葱原来是镇的优势品类，甚至出口，现在大量的减产，这也是我们南方地区酸化土壤的缩影，大量使用化肥以后的减产。我们可以看到土壤的状态还是比较板结的，当我们适用了土壤激活传导剂以后，尤其是土壤明显可以看到相比左边的对照组疏松程度有很大的改善，透气程度有很大的改善，作物有很高的产量和生根能力和长势更高。

经过改土之后有一个很有意思的事情，第一季把土改了成本持平，封产，第二季什么都没做，在原来的土地上种植玉米，我们发现对照组和实验组所有的施肥方案一模一样的情况下，实验组比对照组仍然高产，所以石墨烯材料施种在土壤里效果是持续的，土壤好的之后不是靠肥让作物增产，而是土壤健康以后作物自然达到增产效果。

刚才提到沙石土不保水，还有板结土，这里原来是种甘蔗的，土壤硬化，这个大棚三年没有收成，苗就僵在那了，使用一次石墨烯协同增效的材料之后，在甜瓜里面土壤疏松，生长也比较齐整，在哈密瓜里也是这样的状态。因此在土壤和环境领域里面有一个矛盾两种状态，这个矛盾就是沙石土不保水不保肥，然后很透气。但是板结的土壤保水、保肥了，但是不透气。我们如何实现既透水透气又保水保肥，这是在板结土壤里的尝试。这也是生长修复很有意思的事情，一个多星期没有浇水的绿萝，当我们交下三尺棉以后，6个小时以后就恢复到了这样的长势，说明我们的材料在作物灾后修复上也是有很大的潜力在的。

这是我抖音的公众号，里面会有我们很多的案例。这也是我们示范组的经理，当时下地的时候偶然抓拍到了这样的场景。我们做农业是非常辛苦的事情，正是因为有一群团队的同志们持续在田间地头付出，才有今天的实验结果。我们做的很多工作是初步的，里面有大量的科学问题并没有解析，只是希望有这样的用处先用起来，看看得不得行。无论是沙石土还是板结土壤，无论是南方地区最南的到了海南，最北到了新疆，最西边到了云南和瑞丽，最东边到了江苏，我们在这么广阔的中国大地上发现效果都很好，甚至出口，在东南亚龙头正大集团上做了很多实验，希望更多的学者、更多专家、更多行业同仁都加入到我们这个领域里面，一个是中间大量的关键问题没有得到解析，第二个是未来的应用还是非常可期的。我们后面有几段视频，可能时间愿意只能播一个。新疆的盐碱土全苗。

我们把材料做成拌种剂，在棉花播种以前先拌种，然后材料就会裹在棉花的种皮旁边。下种以后滴灌，局部的土壤就会形成zeta电位比较高，阳离子比较高的环境，抗盐碱，这个地方基本就实现了全部出苗。

感谢大家，谢谢！

朱宏伟：谢谢周铭教授，让我们感觉种地也是非常有意思的事。感谢大家坚持到现在，提问环节有书领取。

最后一位报告人，来自澳门大学的孙鹏展教授，主题也是石墨烯的渗透，主要了解一下石墨烯与水的相互作用。

孙鹏展：各位老师大家好，我叫孙鹏展，来自澳门大学，是助理教授，我今天报告的题目是石墨烯薄膜的指数级别选择性分子能力的研究，我们也是本着为技术应用服务做的底层技术探究。首先为了研究这个问题我们需要弄一个明白，众所周知，石墨烯为任何原子和分子完全不透，气体不透性的极限究竟在哪里？我们基于这问题做了探索。

首先这个故事源于2008年左右，理论层面上任何原子以及分子要想穿透石墨烯薄膜必须透过非常高的能垒，DFT给出最小原子的情况下想要穿透石墨烯晶格，至少需要克服四个电子伏特的能垒左右。根据本科学过的统计力学的计算Probability，基本公式Frequency exp（-E/kT）代入计算可以发现，它估计了一个时间，也就是说要想发现一个能量足够大的原子可以穿过石墨烯薄膜所需要的时间至少比整个宇宙的寿命还要长，因此在理论上这是不可能发生的事件。实验探索也是从2008年左右开始起步的，例如工作当中康奈尔大学研究组做这么一个器件，他们在氧化硅表面挖了一个微米尺寸的腔体，然后就单层石墨烯或者多层石墨烯转移到腔体，形成密封的微腔，这一个器件的工作原理如下。

首先，无将这个器件至于高压的待测气体当中，例如氦气，由于氧化硅表面的无定型结构，以及极其粗糙便面与石墨烯之间形成的不完美密封，因此在高压的作用下气体可以进入到微腔里面，达到平等状态以后，内外压强相等，因此薄膜不受任何压力差。达到平衡以后我们将这个器件再次置于空间当中，这时因为有内外压的作用薄膜就鼓起来了，如果我们空气当中利用原子力显微镜比较普遍的检测手段，实时监测薄膜的位置，随着时间的变化就可以推知有多少气体原子或分子可以逃逸出氧化硅的硅腔，这就是整个工作原理。

实验结果如图所示，可以发现不管用多厚的石墨烯进行密封，对于不同的气体所测得的气体效率都差不多相同。因此，这个实验观测表明，所观测到的气体数并不是通过石墨烯进行了，仅仅是通过无定型的氧化硅微腔进行的，与石墨烯的厚度无关。根据最小的原子过得最快，根据最小的原子可以确定这个器件的实验精度大概是对于微米尺寸的薄膜10的5次方到10的6次方原子每秒这么一个数量级。别看这个数量级比较大，但是它是目前能够测到比较高的精度，至少比最先进的质谱仪要高一个数量级。

器件的问题在哪？出现在精度上，这个精度很高，但是没有排除更弱的传输可能，如果有更弱的气体原子或分子，以低于测量极限的速度传输通过石墨烯薄膜，那么我们用这个器件同样也观测不到任何现象，因此我们就回想这个器件速度限制步骤到底在哪里？很显然，在无定型的氧化硅结构上。我们的研究思路就非常清晰了，如果把氧化硅替换成一些单晶体的侧面，比如石墨烯或者是HBN，如果internet station完全不透问题不就解决了吗？基于这个思路，我们以单晶石墨，或者HBN作为研究对象，利用E-beam lithography，以及反应粒子速刻时制造一个甜甜圈状的微米尺寸腔体，进一步转移单晶石墨烯密封腔体，最后得到了器件结构，非常类似于甜甜圈表面蒙上薄纱。

这个器件的功能原理和前面的类似，由于侧面internet station完全不透，以及其原子级别光滑的表面与石墨烯之间形成了原子级别密封，唯一的通道就是通过石墨烯薄膜，如果将这个器件置于待测气体当中，这种待测气体如果可以穿透石墨烯薄膜进入到腔体内，内部的压强随着时间的变化不断增大，造成薄膜位置不断上抬，如果我们利用AFM进行实时监测薄膜位置的变化可以直接研究这种待测气体的传输速率。

有了这么个器件就进行实验，首先将这个器件置于氦气当中，因为氦气最小，如果能观测到氦气的传输那么问题都解决了。结果如下，发现一个月的连续监之内，在AFM的实验精度范围内并没有观测任何位置的变化，除了随机波动。如果我们将随机波动，随着时间的变化转换为Permeation rate可以得出这个器件的测量精度，大概在10的9次方每秒每平方米。用简单的话来说，这个器件能测量每小时不超过5个原子或者分子进入到单晶微腔里面这么一个极弱的传输过程，而这个测量精度要把前人的最高水平高八大九个数量级，也就是十亿倍，翻译成比较通俗易懂以及形象的语言来讲，利用这个器件测得的结果表明，单层石墨烯，尽管只有单原子厚度，甚至要比一公里厚的石英玻璃还要不透。

根据前面的工作我们得出了一个Key knowledge，利用单晶器件具有高的灵敏度，基于高的敏感度可以测量以前根本观测不到的现象，这就是我们得到的基础知识，或者说一个主要的知识点。基于这个知识点我们如何往下进一步深入研究？我们的想法是要让完全不透的石墨烯薄膜变得通透，透视赋予指数级别巨大的选择性，有利于气体过滤与分离。如何实现这个目标？我们的想法也比较简单粗矿，那就是在石墨烯薄膜表面引入原子级别的孔道。为什么要制造多孔的石墨烯薄膜？简单介绍一点基础知识。

这个模型很简单，一个孔，尺寸dp，还有一个粒子dk，分子动力学直径。如果dk粒子大小小于孔道的大小，那么气体传输过程位为knudsen regime，它的Flow rate J = P/√2πmk_bT的公式。因此我们可以计算不同气体分子的选择性，反比于质量比的平方根，基于这个关系可以估算常见气体的可能选择性，不超过10，很小。另一方面，如果气体动力学直径大于孔道直径，也就是大球穿过小孔势必要克服一定的能垒，这种情况下传输速率就要正比于Selectivity Sij = Ji/Jj = √m_j/m_i，因此不同气体分子的选择比可以达到指数量级，正比于能垒差级的指数形式。所获得的巨大选择性是以牺牲通透性为代价的，如何克服这个权衡？这时候就想到利用具有原子级别厚度的二维晶体，这是我们主要的研究思路。

基于这个思路将之前制备的器件暴露于低能电子束的照射下，为什么选择低能电子束？因为我们做的是基础研究，就像这个过程绝对的可控，想定点研究单个原子孔外的传输性能。所以在每一部照射情况下选择了低于10千伏的电压，照射剂量小于一个电子百平方纳米，照完以后用氦气进行加压，然后看看薄膜位置有没有变化，如果没有变化循环这个过程，直到我们观测到薄膜鼓起来，证明里面产生缺陷。把这个产生缺陷的薄膜用于气体测试，选用了十种气体，五种特殊其中还有五种常见气体，就是测量薄膜位置随着时间的变化，进而转换成传输速率。

相关结果如下，受到先研究一下压力的关系，被发现对于其中特定一种缺陷，以氖气为例，会发传输速率与压力成正比，因此我们可以定义一个与压力无关的常数Pressure，就是通透性的概念，用它表征气体在某种特定分子当中的速率特性。如果将不同气体，比如氖和氪的pressure进行除法对比，这就可以算出选择性，衡量打出来的孔道大小，所有的结果在这里。有趣的是对这四十多个测试来讲尺寸不是连续分布，仅仅是落入三个离散的组，我们命名与Type 1、Type 2、Type 3。选择性越大，孔径尺寸越小，根据这个关系，Type 1的尺寸要大于Type 2，最后大于Type 3。

我们利用十种气体以及三种不同的缺陷进行研究气体的传输过程可以发现，对于全部三种尺寸的缺陷来讲，不同的气体在里面的通透性以及分子动力学直径成指数关系，我们获得的指数级别巨大的选择性。关系如下：permeance正比exp（-dk）。对于最小Type 3的在实验精度范围内并没有观测到任何甲烷以及掀起的传输过程，因此可以转换成一个特别巨大的不同气体之间选择性，因此Type 3缺陷也是目前能打出最小孔道所激发出来的不同气体之间的selec TVT是目前文献里报道最大的。

接下来我们研究一下机理，怎么过的。研究Temperature dependences技术能量考量就可以了，这是测试结果，我们将所得到的，permeance与Temperature的绘图，可以发现，permeance与Temperature满足一个关系，Γ* = υexp(–EA/kbT)，因为拟合可以得出活化能大概在0.4个电子伏特左右。如果将所有测量的活化能与分子动力学直径绘图可以发现，活化能与分子动力学直径的平方成正比，表述为EA = α(dK2 – d02)的关系，如何理解这个关系？很简单，打了一个孔以后，中间有一个空白的区域，它的大小为d0，如果一个大的气体原子想要通过这个小的口，势必要扰乱一个环形的面积，这个环形的面积恰恰可以计算为π(dK2─ d02)/4，例如卡通所示，这就是如何解释关系。有趣的是，对不同三种缺陷拟合得出的α值都是相同的，相同的α值对三种不同的孔径表明气体速率的活化能仅仅是由石墨烯的特性决定，与孔道的结构与尺寸无关。另一方面我们关注零活化能对于动力学直径，这个值可以估算所得出的孔径尺寸，这个尺寸大概是2个I左右，也就是相当于一个这个环这么大，这就是主要的结论。

接下来我们干了什么事？因为做了一个现象拟合，这里就有一个前指数，我们发现如果把前指数系数跟活化能之间绘制一个图，满足一个指数关系，前指数和活化能巨大的指数关系，而这个指数严重抵消了υexp(–EA/kbT)，因为指数项里面的正负相反，这也就解释了为什么理论上计算的石墨烯怎么好，选择性特别高，但是实验上并没有看到这么高的选择性原因，就是因为前指数的指数关系源于强烈的表面吸附，中和了指数级别巨大的选择性。

这是我的主要汇报，谢谢各位。

朱宏伟：谢谢孙鹏展教授。

下面是对话环节。其他会场的人结束了，我们的人增加了，提问的听众有一本书，这里一共是两类，一类是氢能新材料还有石墨烯的两本科普书。

对于设计了一些主题，石墨烯材料在新形势下的机遇和挑战，还有应用里面的核心作用，以及信息、能源、环境、生物等领域的应用。可能有的听众坚持到现在，现在开始提问，大家有问题吗？围绕前面几位嘉宾的提问。

提问：我想跟林时胜教授请教一个问题，今天的主题是光伏，想跟林老师请教一下，我们石墨烯材料在光伏领域目前有哪些应用的进展？未来的商业化前景大概是怎么样的？谢谢。

林时胜：谢谢。简短回答一下，现在我们不同公司产线上有效率明显提升。第二，我们在浙大的实验室提升会更为明显，大概有千分之三以上的提升，太阳能领域千分之一是显著的提升，我们现在想把这个事情公司化，进行下一步的产业运营，应该来讲就可以获益，也是我们这个论坛的结晶。

谢谢！

提问：今天论坛有专家教授，还有产业方面的人，我想问一下，石墨烯这个行业整体优越性、材料优越性和应用遍地开花，在各行各业都有非常亮眼的东西，在论文发表非常明确，在产业发展来看，在石墨烯方面还没有看到一个企业能够有规模性的营收上市？没有一个人吃到市场的红利。从我们这个行业内部看到底是哪个环节没有被卡住，或者哪个环节没有得到突破？

林时胜：我代表大家回答一下，我做了一个报告你可能没听到。第一，硅这个东西作为太阳能电池主要原料，势必要加碳，这是我的第一个逻辑，这是前面长的报告得出来的。

第二，各位专家，包括清华大学朱教授也知道，石墨烯其实是很有用的，这跟中国文化是很有感到的。中国的文化是“显你无，恨你有”，很中庸的问题，但是科技是更高、更快、更强不一样的问题，所以里面需要资本的强力参与，而且要摒弃某些独立的特性。很大程度上我们假石墨烯给消费市场搞坏了，这是非常重要的因素。但真的石墨烯是很有用的，这个时候要跟自资本、产业进行良性的互动，所以你们搞投资的要有眼睛去区分真假，要相信未来。马云讲了，相信才能看见，中国现在的资本也是一个因素。

谢谢你的问题。

提问：感谢各位教授的精彩演讲。我有个简单一点的问题，想问一下侯士峰教授，我对你的膜分离技术很感兴趣，你刚才提了一句话，很可能可以应用于手性药物分离，我想问一下有没有具体应用或者是实验室应用已经做出有相关的结果？应用在首线药物的分离上。

侯士峰：我们现在这部分东西是我们基本的理论、很系列的东西做了好几种药物了，下一步我们正在想办法，如何在实际领域中得到应用，这是我们现在正在准备开发的东西。因为这是稍微前沿一点的东西，我们也想准备把这个东西用到实际领域中。用到实际领域中，可能这个过程还是需要点时间的，因为在实际应用中我们需要一个稳定性，需要效率，这个膜做出来以后，我经常说，石墨烯现在用的是粉体材料，大小不一，如果做膜必须要保证膜的性能是一致的，只有这样才能进行产业化生产。这部分东西现在正在准备做，但是效果确实非常好。要是感兴趣可以把所有的文章，包括现在有一些实际应用中想办法用到实际中的数据发给你。现在还没有实际应用，但是我认为是有价值。谢谢！

朱宏伟：大家还有什么问题？后面进来的观众，我们提问有书赠送。

提问：问一下朱教授，我们有一个英国的合作伙伴，从剑桥大学材料化孵化出来的企业，他们用的是半导体材料工艺整合石墨烯做电子器件，他讲是全球唯一一家、最早一家用石墨烯材料做电子材料传感器，国内这方面有这方面的研究吗？

朱宏伟：这应该有，但国内还是产业做得比较靠前，但是在基础研究里，像一些电子器件、晶体管、超导也有在做。

提问：学术有文章。

朱宏伟：也有，偏物理了，物理专业的可能做的比较多。

提问：请教一下，石墨烯的应用很广，石墨烯材料的制备有什么样的期许？因为应用很广，今天也谈到电子应用，也谈到农业各方面的应用，但是国内大批量的制备技术和制备能力有什么期许？

任天令：制备技术非常重要，直接关系到未来是否能够真正用好，大量地用起来。其实针对不同的场景要有定制化，应用场景蛮开阔的，大家也可以看到我们有不同领域的，比方电子信息，量非常大，有能源的、农业的等等。各种各样不同的场景对石墨烯材料虽然都叫石墨烯，但类别是有差异的，未来真正用上的形态也是有差别的。我们各种方法，要有一个定制化的考虑。简单举个例子，如果用它做电子信息芯片应用，首先要考虑和半导体制程的相同性，比如CPD等等，包括刚才讲到的一些方式。

简要做一个回答，谢谢！

朱宏伟：谢谢。时间差不多了，因为我们前面拖堂了。我们请林老师总结一下，林老师是执行主席。

林承桢：我们今天又是一场盛宴，我从感觉上来讲，理论研究和深度应用已经变成了石墨烯的主流，因为每界都在发生变化，这个变化都是在深入。我想，石墨烯进一步和能源、新能源，进一步和能源体系以及新型电力系统怎么进一步结合也是我们的主题。今天到会的肯定是有光伏产业的企业，请光伏产业的企业向单位领导做一下汇报，我们可能会组成一个小团队到光伏企业做一次交流，刚才几位的思路都会对光伏转换率有所贡献，贡献大与小，但是总会有贡献。我们仍然是在理论上深入研究，应用上也要深入，这是2024年的主题。

朱宏伟：谢谢林老师。感谢参加今天石墨烯前沿大会，后面有下一个会议，今天大会到此结束，谢谢大家！

（结束）

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