石墨烯是一類新型的碳材料，也是目前世界上最薄最堅硬的納米材料，在導(dǎo)熱、導(dǎo)電、透光性能、氣體阻隔方面具有卓越的特性。因此，石墨烯也被稱為“夢幻材料”。從目前石墨烯產(chǎn)品的宏觀形態(tài)和層數(shù)來看，石墨烯產(chǎn)品可以分為寡層石墨烯微粉和大面積單層石墨烯。前者主要利用化學(xué)氧化還原法或者機械剝離法進行制備，潛在的應(yīng)用領(lǐng)域為復(fù)合材料、導(dǎo)電油墨、傳感器以及電池電極等。后者主要通過化學(xué)氣相沉積法獲得，潛在的應(yīng)用領(lǐng)域為透明觸摸屏等。當(dāng)前，兩類產(chǎn)品都展開了競爭激烈的工業(yè)化研究，而在寡層石墨烯微粉領(lǐng)域的競爭尤為白熱化。但是目前高昂的價格嚴(yán)重限制了石墨烯的應(yīng)用，開發(fā)低成本高品質(zhì)的石墨烯是當(dāng)前研究的焦點。

中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所在石墨烯制備和應(yīng)用技術(shù)研究中取得了系列進展。2012年劉兆平團隊的“石墨烯制備技術(shù)”成功實現(xiàn)轉(zhuǎn)移。該方法是以石墨為原材料，通過化學(xué)方法制備。該技術(shù)的研制成功對石墨烯制備和應(yīng)用的發(fā)展具有一定的推動作用。近年來，“生物基合成材料”在國際上迅速發(fā)展成一個前景誘人的新興領(lǐng)域，寧波材料所朱錦團隊在國內(nèi)較早開展了“生物基高分子材料”研究，開發(fā)了大豆基無醛膠和耐熱聚乳酸產(chǎn)品，并成功實現(xiàn)工業(yè)化和市場化。在此基礎(chǔ)上，該團隊研究發(fā)現(xiàn)以木質(zhì)素、纖維素等廉價生物質(zhì)碳源為原材料，成功制備出高純度高品質(zhì)生物基石墨烯，而且成本較傳統(tǒng)石墨剝離法路線大幅度降低。已申請中國專利兩項（CN 201310721586.6和CN 201410071766.9），更多的新專利也在申請中。生物基石墨烯的宏觀狀態(tài)為蓬松的黑色粉末（如圖1a和1b所示）。在圖1c中，生物基石墨烯在透射電鏡TEM的觀測下，呈現(xiàn)寡層石墨烯獨有的半透明現(xiàn)象。據(jù)多樣品統(tǒng)計，其典型的二維平面大小在0.5-2μm之間。此外，經(jīng)氣體吸附BET法實驗的測定，該產(chǎn)品的比表面積在400-1000 m2/g范圍。在圖1d的拉曼光譜中，生物基石墨烯顯示了較低的ID/IG峰比值，說明產(chǎn)品的石墨化程度較高，缺陷較少。此外，在2700cm-1附近發(fā)現(xiàn)了尖銳的2D峰，說明石墨烯微粉的平均層數(shù)較少。以上實驗證據(jù)均說明生物基石墨烯的質(zhì)量很好。利用寧波材料所余海斌團隊獨有的分散技術(shù)，生物基石墨烯對涂料的防腐性能有顯著提高（如圖2所示）。

生物基石墨烯的出現(xiàn)，打破了生產(chǎn)石墨烯產(chǎn)品必須以石墨或石化資源為碳源的現(xiàn)狀，實現(xiàn)了石墨烯產(chǎn)品原材料的可持續(xù)性發(fā)展。而這種原材料上的創(chuàng)新還帶來了諸多的制備技術(shù)創(chuàng)新，工藝創(chuàng)新，從而使石墨烯的價格由數(shù)千元一公斤，下降到數(shù)百元一公斤以下?？傮w來說，低成本生物基石墨烯產(chǎn)品的出現(xiàn)，為石墨烯產(chǎn)業(yè)開辟了新的生產(chǎn)方式，打開了廣闊的應(yīng)用前景。

　　圖1 (a),(b)生物基寡層石墨烯微粉樣品的照片；(c) 典型生物基石墨烯片層的TEM照片；(d)生物基石墨烯微粉的拉曼光譜實驗結(jié)果。

　　圖2 含生物基石墨烯中間漆的防腐結(jié)果